能源消耗的增加和生态环境的日益恶化,加剧了世界范围内的水资源短缺。就不断增长的淡水需求而言,苦咸水或海水淡化技术是解决水资源短缺的有效方法。目前,应用于工业生产中的多效蒸馏、多级闪蒸和反渗透技术都存在着能耗高和成本昂贵等缺点。电容去离子（Capacitive Deionization,CDI）技术凭借其成本低、对环境无毒的特点而受到广泛的关注。碳材料是CDI电极广泛使用的材料,包括石墨烯、介孔碳、金属-有机框架衍生碳等,而碳材料的低脱盐能力在很大程度上限制了CDI在工业规模上的进一步应用。为了解决这个问题,研究者们开发了一种由碳电极和赝电容电极组成的杂化电容去离子（Hybrid Capacitive Deionization,HCDI）系统。在目前报道的HCDI电极材料之中,过渡金属氧化物（Transition Metal Oxides,TMOs）是理想的电极材料之一。近年来,由于其优异的电化学性能,四氧化三铁（Fe3O4）电极材料应用于脱盐领域中获得了高脱盐容量。本论文主要围绕Fe3O4及其复合电极材料的制备和性能进行研究,将它们作为负极,与活性炭正极构建HCDI系统。通过设计合理的结构来提升电极材料的导电性和循环稳定性,从而实现CDI过程中的高脱盐容量和优异的循环稳定性。具体研究内容如下:1.以柠檬酸铁为前驱体,通过热处理得到Fe3O4纳米颗粒。研究表明,450°C热处理得到的Fe3O4纳米颗粒（FO-450）具有最高的比表面积和最好的电化学性能。在2 m V s-1扫速下,FO-450电极的比电容可达162.4 F g-1。将FO-450作为HCDI系统的负极,活性炭为正极,进行脱盐测试。在浓度为500 mg L-1的Na Cl溶液中,FO-450电极的脱盐容量为18.5 mg g-1,经过20圈循环后容量保持率可以达到85.8%。2.为进一步提高脱盐容量,我们通过溶剂热法合成二维含铁络合物纳米片,并在N2氛围下经过热解制备了二维（2D）-Fe3O4/C复合材料。由于无定型碳的分散作用,有效地防止了Fe3O4纳米颗粒的聚集并且增强了导电性,从而实现了优异的电化学性能。450°C热处理得到的电化学性能最好的2D-Fe3O4/C-450材料在2 m V s-1时的比电容可达207.5 F g-1。以2D-Fe3O4/C-450为负极,活性炭为正极构建的HCDI系统（2D-Fe3O4/C-450//AC）,在1.2 V电压和500 mg L-1Na Cl溶液中表现出了优异的脱盐性能(28.5 mg g-1)和良好的循环稳定性。3.为了进一步提高脱盐容量和长循环稳定性,我们通过一步水热法制备Fe3O4@Ti3C2材料。Fe3O4与Ti3C2 MXene的协同效应提高了电子转移能力,从而提升了电化学性能。此外,紧紧覆盖在Ti3C2 MXene表面的Fe3O4纳米颗粒可以阻止其进一步自氧化,从而提升HCDI过程中的循环稳定性。相比于Ti3C2和Fe3O4,Fe3O4@Ti3C2在2 m V s-1扫速时表现出最大的比电容(150 F g-1)。在HCDI（Fe3O4//AC、Ti3C2//AC和Fe3O4@Ti3C2//AC）系统中,当外部施加电压为1.2 V,Na Cl溶液的浓度为500 mg L-1时,Fe3O4、Ti3C2和Fe3O4@Ti3C2电极材料的脱盐容量分别为20 mg g-1、28 mg g-1和44 mg g-1。Fe3O4@Ti3C2展现了高的脱盐容量,并且经过40圈循环测试后,脱盐容量保持率仍达82.0%,表明其良好的循环稳定性。