棒状金属有机骨架(MOF-5)纳米材料高效去除放射性核素U(VI)|Science Bulletin

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   随着放射性核素²³⁵U(VI)不可避免地释放到自然环境中, U(VI)的潜在毒性和不可逆转对自然环境的影响已成为最前沿的污染问题之一。 华北电力大学王祥科和于淑君老师担任共同通讯作者, 发表了题为“Synthesis of novel rod-like metal-organicframework (MOF-5) nanomaterial for efficient removal of U(VI): batch experiments and spectroscopy study” 的研究论文, 结果表明,  棒状金属有机骨架(MOF-5)纳米材料可作为高效吸附剂用于吸附放射性核素U(VI)。

       他们通过溶剂热法合成一种棒状金属有机骨架(MOF-5)纳米材料, 并用于有效吸附水溶液中的U(VI)。批量实验结果表明, 主要的相互作用机制是内层表面络合和静电相互作用。在pH  5.0和T = 298 K时, U(VI)在MOF-5上的最大吸附容量为237.0 mg/g, 并且在5 min内达到吸附平衡。热力学参数表明, MOF-5上U(VI)的去除是自发和吸热过程。另外, FT-IR和XPS分析表明MOF-5对U(VI)的高吸附能力主要归因于其丰富的含氧官能团(即C−O和C=O)。这种简便的制备方法和高效的去除性能说明MOF-5在实际应用中可作为快速高效去除放射性核素的候选材料。

 图文导读                                                   

图1  MOF-5的SEM图像(a, b);TEM图像(c, d); 吸附U(VI)之前(e)和之后(f)的EDX映射结果

图2   MOF-5的XRD图(a); FT-IR谱图(b); XPS谱图(c)和C 1s XPS谱图(d)

图3 (a) 在M/V = 0.1 g/L, C₀(U(VI))= 20 mg/L条件下,MOF-5去除U(VI)的时间依赖性吸附曲线和相应的伪二阶动力学图。(b) MOF-5含量对吸附U(VI)的影响。所有实验均在pH 5.0±0.1, T = 298K和I = 0.01 mol/L NaNO₃条件下进行

图4 (a) 在不同NaNO₃浓度下pH对MOF-5吸附U(VI)的影响; (b) 与pH相关的MOF-5的Zeta电位函数; (c) U(VI)在不同pH水溶液中的形态分布; (d) MOF-5对U(VI)的吸附等温线，实线表示Langmuir模型，虚线表示Freundlich模型; (e) MOF-5上吸附U(VI)的lnq_e/C_e与C_e的线性曲线; (f) MOF-5上吸附U(VI)的lnK_c与1/T的线性曲线

图5 (a) MOF-5吸附U(VI)前后的XPS谱图; (b) MOF-5吸附U(VI)后的U 4f和C 1s XPS谱图; (c) MOF-5与U(VI)的作用机理

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YihanWu, Hongwei Pang, Wen Yao, Xiangxue Wang, ShujunYu, ZhiminYu, 

Xiangke Wang

Synthesis of rod-like metal-organic framework (MOF-5) nanomaterial for efficient removal of U(VI): batch experiments and spectroscopy study. 

Science Bulletin, 2018,

https://doi.org/10.1016/j.scib.2018.05.021

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