近日，城市与环境学院水污染阻控与系统智能技术研究团队蒋柱武教授、何畅副教授和哈尔滨工业大学李伟光教授合作的研究成果，以福建理工大学作为第一单位在国际期刊《Desalination》上发表。该论文题为“Covalent Integration of Electroactive β-Ketoenamine COFs with Amino-Functionalized CNTs for Efficient Capacitive Deionization”（文章链接：10.1016/j.desal.2026.120580）。该工作针对电容去离子（Capacitive Deionization,CDI）技术中传统电极材料导电性不足、活性位点利用率有限以及长期运行稳定性不足等关键问题，提出了一种基于共价界面构筑的新型电活性β-酮烯胺共价有机框架（β-ketoenamine COF）/氨基化碳纳米管（Amino-functionalized CNT）复合电极材料，为高效、低能耗水处理材料的设计提供了新策略。
为突破COF材料在电化学水处理应用中的导电瓶颈，该研究采用界面共价构筑策略，将β-酮烯胺COF纳米层原位生长于氨基化碳纳米管表面，形成具有核–壳结构的COF/CNT复合体系。该结构充分结合了COF材料丰富的氧化还原活性位点、规则孔道结构以及CNT优异电子传输能力的优势，实现了界面电子传输增强和离子扩散路径优化。电化学测试表明，该复合电极具有更高的电荷存储能力，其电化学活性表面积对应的双电层电容达到11.54 mF cm-2，明显提升了活性位点利用效率。进一步的电容去离子性能测试显示，在500 ppm NaCl溶液和1.2 V工作电压条件下，所构筑的COF/CNT复合电极表现出优异的脱盐性能，最大盐吸附容量达到87.38 mg g-1，并保持良好的循环再生稳定性。密度泛函理论（DFT）计算进一步揭示，共价耦合界面能够促进电子重新分布，增强Na+吸附作用并降低离子迁移阻碍，从理论层面阐明了该复合电极实现高效脱盐的内在机制。该研究成果为解决COF基电极材料导电性不足和活性位点利用率低等问题提供了新的界面工程策略，拓展了共价有机框架材料在绿色水处理和资源高效利用领域的应用，为开发新一代低能耗、高性能电化学脱盐技术提供了理论依据和材料基础。
该研究工作得到国家自然科学基金、福建省自然科学基金等相关项目的支持。
图1 氨基化碳纳米管诱导电活性β-酮烯胺COF共价整合构筑高性能CDI电极示意图。