电容去离子(Capacitive deionization,CDI)电极通常以碳材料为主,导致其脱盐容量和电荷效率在高浓度盐水中不甚理想。基于此,本论文研究工作采用层状双金属氢氧化物及其衍生物作为氯离子脱嵌电极,碳材料作为钠离子吸附电极,构筑了杂化CDI(Hybrid CDI,HCDI)系统,以提高系统的脱盐性能。在脱盐过程中氯离子通过插入层状双金属氢氧化物及其衍生物的层间,与此同时,钠离子通过静电作用吸附于碳材料表面,达到脱盐的目的。进一步地,针对层状双金属氢氧化物及其衍生物的制备、性质和CDI特性之间的构效关系及脱盐机制做了深入研究,具体研究内容概述如下:1、制备了层状CuAl-混合金属氧化物(CuAl-LDO),并提出将其作为氯离子作用电极用于赝电容CDI(P-CDI)。分别将CuAl-LDO和经过HNO3处理的活性炭(AC-HNO3)作为阳极和阴极构筑了 CuAl-LDO基P-CDI系统。在恒压模式下,CuAl-LDO‖AC-HNO3 P-CDI在初始浓度为500 mg/L NaCl溶液、1.2 V电压下,具有39.08 mg/g的脱盐容量,经过20个循环,长循环容量保持率仅为19%而电荷效率为80.72%。此外,CuAl-LDO在P-CDI过程中的晶体相变化和相应的电化学谱表明,氯离子通过化学键嵌入了 CuAl-LDO电极。进一步地,研究还发现随着P-CDI循环的增加,可能会形成Cu(OH,Cl)2·2H2O的沉积物,导致CuAl-LDO的长循环后脱盐容量的急剧下降。2、为了提高CuAl-LDO的脱盐容量并改善其循环特性,本工作提出了在还原氧化石墨烯上生长垂直排列的CuAl-层状双氧化物(CuAl-LDO/rGO)并将其作为混合杂化CDI(Hybrid CDI,HCDI)的阳极。结果表明,尿素的添加量对CuAl-LDO的形貌有重要影响。优化后的CuAl-LDO/rGO具有较高的比表面积、三维多孔结构和优异的电化学行为。当用作HCDI的阳极时,CuAl-LDO/rGO在初始浓度为1000 mg/L的NaCl溶液、1.2 V的电压下,具有64.0 mg/g的高脱盐容量。20次循环后,容量仍为58.0 mg/g,容量保持率为初始值的90%,说明其具有良好的循环特性。进一步地,CuAl-LDO/rGO在不同阶段的相变化表明,Cu(OH,Cl)2.2H2O的形成可能是脱盐容量衰减的原因。但是,形貌表征表明,与随机取向的CuAl-LDO纳米薄片相比,Cu(OH,Cl)2·2H2O纳米颗粒在CuAl-LDO/rGO中的聚集可以被有效抑制在rGO层间,从而提高了复合电极整体的脱盐性能。此外,通过与大部分已报道的插层电极相比,CuAl-LDO/rGO表现出了最优异的HCDI特性。