无机盐工业2024,Vol.56Issue(10) :55-63,150.DOI:10.19964/j.issn.1006-4990.2023-0549

NiCo普鲁士蓝类似物中空纳米泡的制备及其Cs+吸附性能研究

Study on preparation of NiCo Prussian blue analogue hollow nanobubbles and their Cs+adsorption properties

王航宇 杜以法 郭霞 那钰萱 万玛措 周永全
无机盐工业2024,Vol.56Issue(10) :55-63,150.DOI:10.19964/j.issn.1006-4990.2023-0549

NiCo普鲁士蓝类似物中空纳米泡的制备及其Cs+吸附性能研究

Study on preparation of NiCo Prussian blue analogue hollow nanobubbles and their Cs+adsorption properties

王航宇 1杜以法 2郭霞 3那钰萱 3万玛措 3周永全4
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作者信息

  • 1. 中国科学院青海盐湖研究所,中国科学院盐湖资源综合高效利用重点实验室,青海西宁 810008;中国科学院大学,北京 100049
  • 2. 临沂大学化学与化工学院,山东临沂 276300
  • 3. 青海师范大学化学化工学院,青海西宁 810008
  • 4. 中国科学院青海盐湖研究所,中国科学院盐湖资源综合高效利用重点实验室,青海西宁 810008
  • 折叠

摘要

铯离子(Cs+)的高效分离在资源利用和生态安全上都具有重要意义.开发具有高容量和高选择性的Cs+吸附剂是一项具有挑战性的任务.以棱柱状四方乙酸钴镍前驱体为模板,采用自模板法绿色高效地成功合成了用于有效去除Cs+的NiCo-PBA中空纳米泡吸附剂(NiCo-PBA HNB).通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和能谱仪(EDS)等对NiCo-PBA HNB进行了表征.实验结果表明:NiCo-PBA HNB具有高比表面积(195.09 m2/g)和介孔(10.21 nm)分布.得益于其独特的纳米结构和孔特性,NiCo-PBA HNB能够在30 min内达到吸附平衡,其最大吸附容量可达317.59 mg/g,吸附过程符合准二级动力学模型.即使在高浓度K+(0.1 mol/L)共存的情况下,分布系数(8.82×103 mL/g)仍保持在较高水平.此外,NiCo-PBA HNB的吸附机理主要为晶体内的K+与溶液中的Cs+的离子交换.

Abstract

The efficient separation of cesium ions(Cs+)is significant in resource utilization and ecological security.Develop-ing an adsorbent for Cs+with high capacity and selectivity is challenging.In this work,nickel cobalt Prussian blue analog(NiCo-PBA)hollow nanobubble adsorbent(NiCo-PBA HNB)was successfully synthesized using a prism-shaped tetrago-nal cobalt nickel acetate precursor as a template using a self-template method to remove cesium ions(Cs+)from aqueous so-lutions effectively.The NiCo-PBA HNB was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy(FT-IR),X-ray dif-fraction(XRD),transmission electron microscopy(TEM),and energy dispersive spectroscopy(EDS).NiCo-PBA HNB had a high specific surface area(195.09 m2/g)and a uniform mesoporous structure(10.21 nm).Thanks to its unique nanostruc-ture and pore characteristics,NiCo-PBA HNB could reach adsorption equilibrium within 30 minutes,with a maximum ad-sorption capacity of 317.59 mg/g,and the adsorption process conformed to a quasi-second-order kinetic model.Even in high concentrations of K+(0.1 mol/L),the distribution coefficient(8.82×103 mL/g)remained at a high level.In addition,the ad-sorption mechanism of NiCo-PBA HNB mainly involved ion exchange between K+in the crystal and Cs+in the solution.

关键词

自模板法/镍钴普鲁士蓝类似物/中空泡结构/铯吸附剂

Key words

self template method/nickel cobalt prussian blue analogue/hollow bubble structure/cesium adsorbent

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基金项目

中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划子课题(YSBR-039)

青海盐湖所基础研究青年创新交叉团队基金项目(E255HX0101)

出版年

2024
无机盐工业
中海油天津化工研究设计院 中国化工学会无机酸碱盐专业委员会

无机盐工业

CSTPCD北大核心
影响因子:0.489
ISSN:1006-4990
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