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固體所在微/納米結構材料環境治理方面取得新突破

??? 微/納米結構材料是通過納米結構單元(如納米管、納米片及納米顆粒等)按照一定的規律組裝成的材料。中科院合肥物質科學研究院固體所科研人員利用其結構的特殊性,合成出具有吸附性能的硅酸鎂空心球。結果表明,制備具有微/納米結構的吸附材料能夠極大地提高其吸附效果,為下一步開展針對持久性污染物的治理工作奠定了材料基礎。相關研究結果申請了中國發明專利,撰寫的論文發表在《歐洲化學》上(Chem. Eur.J. 2010,163497-3503)。

??? 微/納米結構材料在微觀組成單元上具有納米結構,保持了納米材料的特性,即高比表面積和高反應活性等;宏觀尺度達到微米量級,克服了納米材料結構不穩、易團聚的不足;同時納米結構單元構筑成的微/納米結構材料,單元與單元之間存在孔洞或通道,有助于吸附質進入其內部,提高材料的吸附性能,是一類具有高效治污特性的新型納米材料。

??? 固體所研究人員基于微/納米結構材料結構的優越性,并考慮到其作為吸附劑時應避免對環境造成的二次污染(金屬硅酸鹽與環境具有友好和相容性)。研究人員基于SiO2膠體球的弱堿侵蝕反應策略,合成了多種多孔硅酸鹽空心球,克服了傳統硅酸鹽礦石比表面積小、吸附能力低的缺點。相關的系列成果發表在《化學通訊》、《材料化學》、《納米科學與技術》及《納米技術》雜志上(Chem. Commun. 2008, 48, 6555-6557, J. Mater. Chem. 2009, 19, 2253-2258, J. Nanosci. & Nanotech. 2009, 9, 4820-4825, Nanotechnology 2009, 20, 155604)。最近又在此基礎上,研究人員通過調控反應條件,最終合成了具有高比表面積的微/納米結構的硅酸鎂空心球(521m2/g),初步考察其對有機染料分子和重金屬離子的吸附性能時,發現該產物對亞甲基藍和鉛離子的吸附量分別達到207 mg/g300 mg/g,比處理過的海泡石的吸附量(68 mg/g94 mg/g)要高很多,而且可以通過煅燒將吸附的有機染料分子除去,再生后的產物仍表現出很強的吸附能力。

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