功能化石墨烯材料對放射性核素吸附及其機理研究

《功能化石墨烯材料對放射性核素吸附及其機理研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由李家星擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：功能化石墨烯材料對放射性核素吸附及其機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李家星
• 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院

項目摘要

石墨烯是一種全新的二維有序碳材料，具有獨特的物理化學特性和極高的比表面積，在放射性廢水處理中具有潛在的套用前景。本項目擬採用Hummers法製備氧化石墨烯（Graphene Oxide,簡稱GO）,採用液相沉積法在GO上組裝磁性納米粒子製備磁性GO複合材料（MGO），並對該材料進行分析表征；利用巨觀吸附法研究在不同實驗條件下（pH，溫度，離子強度,吸附時間等）MGO對放射性核素的吸附性能和規律；並與微觀結構表征、理論計算模擬相結合，闡明MGO與放射性核素的相互作用機理，揭示MGO吸附性能與其組成的關係。本項目研究結果為探索放射性廢水處理提供一種新的材料和方法，具有重要的研究意義。

結題摘要

功能化石墨烯因對污染物具有優越吸附性能而被廣泛研究。根據研究計畫，採取Hummers法成功製備了基本原料氧化石墨烯（GOs），然後通過幾種方法進一步功能化GOs,主要包括:利用臭氧氧化法進一步製備了不同納米尺寸表面不同氧化程度GOs；通過有機反應把磷酸三乙酯以C-P化學鍵連線磷酸酯改性GOs；通過化學共聚沉積法把聚合物（如聚苯胺、聚吡咯、聚丙烯酸、（聚）醯胺肟等）、納米氧化物（磁性氧化鐵）等有機無機複合功能化石墨烯材料，同時通過高溫熱解，電漿技術製備了多孔碳材料及還原GOs。利用巨觀吸附法研究在不同條件下功能化GOs對放射性核素的吸附性能和規律,並與微觀結構表征、理論計算模擬相結合，闡明功能化GOs與放射性核素的相互作用機理，揭示功能化GOs吸附性能與其組成的關係。特別是磷酸酯、（聚）醯胺肟等聚合物改性功能化GOs能對鈾醯具有一定選擇性，對其它核素也有很大吸附容量。本項目研究結果為探索放射性廢水處理提供了一種幾種高效吸附材料，具有重要的套用價值。 在此項目的支持下，在Environ Sci Technol, J Mater Chem A, Radiochimica Acta, Dalton Trans，Chem Eng J等國際著名學術刊物上發表論文15餘篇，論文被他引近300次，並撰寫專著1章節。協助培養博士/碩士畢業生5名，其中1人獲中科院院長特別獎，1人獲中科院院長優秀獎，2人獲得國家獎學金。“重金屬離子和放射性核素在環境中化學行為和污染治理研究”獲得2013安徽省科學技術獎一等獎（自然科學類）。