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近年来,因淡水资源愈加短缺,各种各样的脱盐技术得到了开发和快速发展。电容去离子脱盐(CDI)技术是在外加库仑力的作用下直接吸附盐溶液中的阴阳离子并以双电层(EDLs)的形式储存起来,从而实现脱盐;它相对于其它的脱盐技术具有预处理过程简单,能量利用率高,再生容易且无二次污染,使用寿命长等优点;电极材料是影响CDI性能的最为关键的因素,因此制备成本低性能好的新型电极材料是促进CDI技术工业化实施的重要环节。炭气凝胶具有大比表面积且有良好的导电性,是较为理想的CDI电极材料,但其合成成本偏高,制备工艺复杂;理想的石墨烯具有超高的比表面积,高电导率及较好的化学稳定性,但实际中因石墨烯片层易堆叠降低了它自身的性能。本课题利用溶胶凝胶法,常压干燥制备了硼氮共掺杂的石墨烯气凝胶;通过调节掺杂比例,改变反应条件及反应过程,(CO2活化改性,表面改性等来获得具有大比表面积,高硼氮掺杂量,高残炭量,优良的电化学及电吸附能力的样品,并进行了 FTRI、TG、SEM、BET、XPS和接触角等表征,电化学测试和电吸附测试。主要研究内容如下:本课题首先将硼酸(B)和三聚氰胺(M)混合,再与其它反应物在低温下反应一段时间后,水浴交联制得有机凝胶,经常压干燥,炭化后制得硼氮共掺杂石墨烯气凝胶(GBMC-x)。分析结果表明随着掺杂比例的增大,逐渐有棒状结构的硼酸-三聚氰-间苯二酚-甲醛(BMRF)凝胶产生,它结构较为稳定,并且能与GO形成稳定的交联结构抑制其坍塌和堆叠;GBMC-1.2的比表面积最大(475 m2g-1),B和N的元素含量分别为2.59at%和3.89at%,亲水性也较好。GBMC-1.2表现出了最优的电化学性能,比电容可达242Fg-1(电流密度0.1Ag-1时),在2Ag-1下经过5000次循环电容保留率仍可达92.7%。GBMC-1.2的作为CDI电极材料时,在1.6 V下对初始电导率1650 μS cm-1的NaCl溶液的电吸附量可达18.45 mg g-1,充电效率为45%;它对水合离子半径小且所含价态高的离子吸附效果较好。接着改变合成路线和反应条件,将硼酸(B)和间苯二酚(R)在高温下反应后,再与其它反应物在室温下混合,将制得的有机凝胶进行常压干燥,炭化,CO2活化后得到硼氮共掺杂石墨烯气凝胶(A-GBNC-x)。此种方法制得的BNRF凝胶呈现出球形结构,它含有的B-O-C键对应的红外峰较强,材料热稳定性变得更强。A-GBNC-1.2表现出了最优的性能,较大的比表面积(812m2g-1),高硼氮元素含量(B7.53at%,N6.29%)，较好的亲水性,较高的比电容(0.1Ag-1时,282Fg-1),较小的界面电荷转移阻力及离子传输阻力,在2 A g-]下经过2000次循环后比电容仍能保持原来的92.6%，它作为CDI电极材料时,在1.6 V下对初始电导率1650μS cm-1的NaCl溶液的电吸附量可高达25 mg g-1，充电效率52%。最后,GBMC-1.2经硝酸氧化后,用硅烷偶联剂(MPTES和APTES)对其进行表面改性,制得了 GBMC-SH和GBMC-NH2。表面改性后的材料虽然因硅烷偶联剂的引入表面润湿性变差,内阻变大,电解质离子在其中的传质阻力也增大;但因为-SH和-NH2的引入,材料对反离子的选择性吸附能力增强了,改性后的材料组装成的电极不对称的超级电容器(GBMC-NH2IIGBMC-SH)在电流密度为0.1 Ag-1时比电容增大了为268 F g-1;电极不对称的CDI装置(GBMC-NH2IIGBMC-SH)因同离子效应的减弱,对初始电导率为1650 μS cm-1的NaCI溶液在1.6 V下的电吸附量为17.7 mg g-1,充电效率可达58%;并且因-SH的存在,GBMC-NH2IIGBMC-SH对不同的金属离子表现出了明显的选择吸附性。