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水资源短缺,尤其是淡水资源的短缺,是近年来最为严峻的问题之一,已经严重影响到人类生活和生产的进行。电容去离子技术（Capacitive deionization,CDI）作为一种新型的脱盐方式,已经获得人们的广泛关注。由于其操作简便、成本低、能耗低、环境友好等优势,在海水淡化、资源提取、重金属去除等方面发挥出巨大的作用。然而,传统的CDI受限于材料与器件的影响,在实际生产中面临着循环稳定性不足和脱盐效率偏低的窘境,限制了其大规模商业化应用。开发具有高性能、稳定的新型电极材料是改善CDI技术的重要方式。研究发现,传统CDI电极上的副反应、重叠效应（Overlapping）和同离子排斥效应（Co-ion expulsion）等,严重影响了CDI循环稳定性和脱盐容量的提升。近年来,法拉第型电极材料被成功引入到CDI中构建了杂化电容去离子（Hybrid capacitive deionization,HCDI）器件,取得了优异的脱盐性能。不同于传统CDI电极,法拉第型电极材料通过法拉第反应吸附特定电荷,并通过离子嵌入晶格与层间或者转化的方式进行电荷的存储,因此受副反应和盐浓度的影响较小。迄今为止,许多法拉第电极材料已被应用到HCDI器件中,其中普鲁士蓝类似物（Prussian blue analogues,PBAs）是一类结构稳定、性能优异的电极材料,吸引了研究者的广泛关注。但是PBAs的电子和离子导电性差,制备过程中易团聚,体积膨胀严重导致其脱盐性能不是很理想。因此,本文以易制备的PBAs—镍铁氰化物（Nickel hexacyanoferrates,Ni HCF）作为研究对象,通过将1D、2D、3D高导电材料引入Ni HCF中制备复合材料,构建导电网络结构,促进电荷和离子的传输,同时增加比表面积,提供更多的吸附活性位点,从而提高脱盐容量;另一方面导电载体的引入可以分散Ni HCF颗粒,降低Ni HCF材料的团聚,同时缓冲Ni HCF的体积膨胀,从而提升循环稳定性。主要研究内容如下:1.通过引入具有1D长径比结构的碳纳米管（CNT）串接Ni HCF颗粒,制备Ni HCF/CNT复合材料。CNT的引入缩短了电子与离子的传输路径,降低了电荷转移电阻,减弱了颗粒团聚带来的影响,有利于脱盐容量的提升。通过调节CNT与Ni HCF的比例,Ni HCF/CNT复合物展现出205 m~2 g-1的比表面积和0.81Ω的电荷转移阻抗,在10 m V s-1的扫速下比电容达到249 F g-1。Ni HCF/CNT复合物与活性炭（AC）构建的HCDI展现出29.1 mg g-1的脱盐容量和7.2 mg g-1min-1的脱盐速率,并且在循环30圈后脱盐容量保持率为62%。但是由于复合材料中CNT无法有效缓解Ni HCF颗粒的体积膨胀,从而导致脱盐稳定性不足,因此需要进一步改进。2.为有效缓解Ni HCF的体积膨胀,通过引入具有2D结构和高导电性的Ti3C2Tx MXene,制备MXene与Ni HCF的复合物（Ni HCF/MX）。Ti3C2Tx的表面含有丰富的官能团,如-F,-OH等,能够与Ni HCF颗粒之间形成多点连接,增加了它们之间的接触,有利于电化学性能的改善。并且Ti3C2Tx的层状结构能够为Ni HCF的体积膨胀提供缓冲,可以有效提升循环稳定性。通过调节MXene与Ni HCF的比例,Ni HCF/MX复合物展现出381 m~2 g-1的比表面积和1.43Ω的电荷转移阻抗,在10 m V s-1的扫速下比电容达到217 F g-1。Ni HCF/MX复合物与AC构建的HCDI展现出26.3 mg g-1的脱盐容量和9.4 mg g-1 min-1的脱盐速率,并且在循环30圈后保持84%的初始脱盐容量。与Ni HCF/CNT相比,Ni HCF/MX的循环稳定性有较大的提升。然而由于Ni HCF/MX复合物的比表面积还不够高,无法提供更多的活性位点,导致脱盐容量不太理想。因此需要进一步改进。3.为提高脱盐容量,通过引入高比表面积的2D石墨烯（r GO）,制备Ni HCF/r GO复合材料。r GO的高比表面积有利于提供更多的活性位点,高导电性和高延展性能够有效改善复合材料的电荷传输。通过调节r GO与Ni HCF的比例,Ni HCF/r GO复合物Ni HCF/MX复合物展现出724 m~2 g-1的比表面积和1.13Ω的电荷转移阻抗,在10 m V s-1的扫速下比电容达到271 F g-1。Ni HCF/r GO复合物与AC构建的HCDI展现出31.8 mg g-1的脱盐容量和9.8 mg g-1 min-1的脱盐速率,并且在循环30圈后脱盐容量保持率达到79%。虽然Ni HCF/r GO的脱盐容量相对于Ni HCF/MX有较大的提升,但是与Ni HCF/CNT相比,其电荷转移阻抗还较高,这不利于改善脱盐性能。4.为有效降低电极的电荷转移阻抗,通过将Ni HCF颗粒分散生长在具有3D结构的ZIF-8衍生碳（ZC）多面体表面,制备了Ni HCF/ZC复合材料。ZC的多面体结构与Ni HCF颗粒在多个面之间进行连接,能够在多维度上提供丰富的电荷传输通道。通过调节ZC和Ni HCF的比例,Ni HCF/ZC复合物展现出610 m~2 g-1的比表面积和0.76Ω的电荷转移阻抗,在10 m V s-1的扫速下比电容达到223 F g-1。Ni HCF/ZC复合物与AC构建的HCDI展现出33.5 mg g-1的脱盐容量,明显优于基于Ni HCF/CNT、Ni HCF/MX和Ni HCF/r GO的HCDI,其脱盐速率也达到了9.7 mg g-1 min-1,然而在循环30圈后其脱盐容量保持率还不够理想,仅为66%。