全球对钾的需求持续增加，但陆地上钾资源的分布不均且储量较少，而海水中含有极其丰富的钾，因此从海水中提取钾资源是十分必要的。但目前钾离子回收的方法如钾离子筛法等，具有选择性差、回收率低、材料再生困难和能耗高等缺点，所以需要开发高选择性的高效回收技术对海水中钾离子进行回收。以双电层电容原理为基础的电容去离子技术作为目前新兴的离子回收的方法，与现有的其它技术相比，具有绿色环保、无二次污染、能量可回收和易反复使用等优点。但由于碳电极的选择性低，多用于无选择性的离子去除。混合电容是以发生法拉第反应的电池电极和具有双电层响应的碳电极组成的电容组件，利用电池电极的法拉第反应，可以选择性地控制特定离子的嵌入脱出，提高电容器的离子选择性和吸附性能。普鲁士蓝（PB）由于其丰富的间隙空位和较高的理论比容量，广泛应用于钾钠离子电池中。本文采用混合电容器去离子技术（HCDI），对普鲁士蓝的离子选择性进行了系统的研究，制备了新型普鲁士蓝自支撑复合碳纳米纤维，并以此构建混合电容器实现了海水中钾离子的选择回收。主要研究内容包括：
　　首先使用共沉淀法合成了柏林绿（BG，PB的氧化态）纳米颗粒作为混合电容器的电池电极探究其离子选择性能。BG电极对海水中最丰富的几种阳离子表现出完全不同的插入行为，其容量顺序为K+＞ Na+＞ Li+＞ Ca2+＞Mg2+。使用由BG和活性炭电极组装而成的混合电容器，在0.8至0 V的电容器放电阶段，K+的回收容量达到288μmol?g-1，即使溶液中共存有浓度高37倍的Na+，K+的回收容量也没有发生明显的变化。在模拟合成海水实验中，BG电池电极的K+回收率仍保持69.6%，分离系数α(K+/Na+)=141.7。此外，计算得出的能耗为15.4 kJ?mol-1，比传统的电容去离子方法能耗低10倍。同时，BG电池电极较为稳定，在150次循环中吸附量能保持86%。在合成海水中采用三电容器组测试，证明基于普鲁士蓝电极的HCDI设备易于放大，从海水中选择性回收钾是可行的。
　　但由BG粉末制成电极时需要加入粘结剂和导电剂，使得电极材料的利用率低且稳定性较差，从而限制了它的推广应用。针对这一问题，开发了一种在 K4[Fe(CN)6]中，以静电纺柔性富铁多孔碳纳米纤维（Fe-CNF）为载体，调节酸度从而纤维内外原位生长普鲁士蓝（PB）的新方法，并成功获得自支撑的大量PB三维镶嵌的CNF（PB@CNF）。纤维内部 Fe的释放可以将大量 PB颗粒均匀且紧密地限制在纤维孔中，并具有良好的稳定性。使用扫描电镜、透射电镜、红外、拉曼和XRD证明了PB颗粒沿导电CNF基质均匀分布，通过比表面积测试分析说明了PB在CNF孔内的生长。PB@CNF可直接用作自支撑电池电极，对钾离子的比容量达到了318.4 F?g-1，且电极保持了PB具有的离子选择吸附性能，不同离子的吸附容量顺序为：K+＞ Na+＞ Ca2+＞ Mg2+。自支撑PB@CNF电极应用于混合电容器去离子装置中，对K+具有2.55 mmol?g-1（相当于190.1 mg?g-1 KCl吸附量）的超高吸附容量，是普通BG电极的七倍以上，并能在100次循环后仍保持97%。在K+、Na+、Ca2+和Mg2+共存的模拟海水中，K+的回收率达到73.4%，证明将PB与自支撑碳纳米纤维相结合可以极大地提高普鲁士蓝的活性位点。这种合成方法显示出了柔性PB负载的电池电极用于电容器及海水K+回收的巨大潜力。