本文将Fe₃O₄纳米颗粒集成到偕胺肟基功能化Ti₃C₂的片层间距内，构建了一种新型磁性MXenes基复合材料(Fe₃O₄@Ti₃C₂-PDA/OA)，并用于去除模拟放射性废水中的放射性核素。利用先进的光谱技术对表面功能化的MXenes的理化性质进行了研究，同时通过批量实验考察了pH值、接触时间和共存污染物对U(VI)/Th(IV)富集的影响。实验测定Fe₃O₄@Ti₃C₂-PDA/OA对U(VI) (pH=5.0)和Th(IV) (pH=3.0)的最大吸附量分别为165.9 mg/g和202.7 mg/g，远高于传统吸附材料。同时，等温线和动力学模拟结果表明，两种核素的消除是一个单层的化学吸附过程，而热力学数据计算表明吸附是一个自发的吸热过程。光谱分析结果表明，Fe₃O₄@Ti₃C₂-PDA/OA骨架上的羟基和偕胺肟基与U(VI)/Th(IV)络合达到了消除作用。该研究为MXenes基复合材料在放射性离子修复中的应用提供了良好的前景。
 
 
图1. Fe₃O₄@Ti₃C₂-PDA/OA的合成过程示意图。
 
 
图2 XPS测量光谱的综合分析。
 
 
图3. 催化剂的形貌表征和磁性分析。
 
 
图4. pH值对Fe₃O₄@Ti₃C₂PDA/OA去除放射性核素的影响
 
 
图5 用等温线模型模拟了U(VI)和Th(IV)在Fe₃O₄@Ti₃C₂-PDA/OA上的吸附等温线。
 
 
图6. 利用动力学方程模拟了U(VI)和Th(IV)在Fe₃O₄@Ti₃C₂-PDA/OA上的吸附动力学。
 
 
图7 催化剂的SEM图像和对应的能谱分析。
 
 
图8. 催化剂的XPS分析。
 
 
图9. U(VI)/Th(IV)与Fe₃O₄@Ti₃C₂-PDA/OA可能的催化机制。
 
         相关科研成果由绍兴学院生命科学学院Baowei Hu等人于2022年发表在Applied Surface Science (https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.154227)上。原文：Magnetic amidoxime-functionalized MXenes for efficient adsorption and immobilization of U(VI) and Th(IV) from aqueous solution。

转自《石墨烯研究》公众号