无机盐工业2024,Vol.56Issue(12) :42-50.DOI:10.19964/j.issn.1006-4990.2024-0084

氨基膦酸酯功能化碳材料对钍的选择性电吸附性能研究

Study on selective electrosorption of thorium by carbon material containing aminophosphonate functional group

权家园 付春燕 邓必成 黄亚斌 况王强 邝圣庭 廖伍平
无机盐工业2024,Vol.56Issue(12) :42-50.DOI:10.19964/j.issn.1006-4990.2024-0084

氨基膦酸酯功能化碳材料对钍的选择性电吸附性能研究

Study on selective electrosorption of thorium by carbon material containing aminophosphonate functional group

权家园 1付春燕 2邓必成 2黄亚斌 2况王强 2邝圣庭 1廖伍平3
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作者信息

  • 1. 中国科学院赣江创新研究院材料与化学研究所,江西赣州 341119;中国科学院江西稀土研究院稀土材料与化学研究所,江西赣州 341119;中国科学技术大学稀土学院,安徽 合肥 230026
  • 2. 中国科学院赣江创新研究院材料与化学研究所,江西赣州 341119;中国科学院江西稀土研究院稀土材料与化学研究所,江西赣州 341119
  • 3. 中国科学院赣江创新研究院材料与化学研究所,江西赣州 341119;中国科学院江西稀土研究院稀土材料与化学研究所,江西赣州 341119;中国科学技术大学稀土学院,安徽 合肥 230026;中国科学院长春应用化学研究所稀土资源利用国家重点实验室,吉林长春 130022
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摘要

针对高纯稀土中微痕量放射性元素钍的分离去除,以氨基化的碳纳米管(CNT-N)为基底,制备了氨基膦酸酯功能化碳电极材料(CNT-P).采用高分辨场发射扫描电子显微镜(SEM)、比表面分析仪、X射线光电子能谱分析仪(XPS)、热重分析仪(TGA)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和电化学工作站等对CNT-P的形貌、组成和电化学性能进行表征和分析.研究了溶液介质、pH、电压、钍离子的初始浓度(c0)等因素对钍吸附性能的影响.探讨了CNT-P对钍与稀土离子的吸附选择性,考察了 CNT-P的再生循环使用性能.结果表明:CNT-P同时包含介孔和大孔结构,其比表面积、孔容和平均孔径分别为111.6 m2/g、0.85 cm3/g和30.13 nm;CNT-P在盐酸溶液中对钍的最大电吸附容量达219 mg/g;电压为3.5 V时,钍与稀土离子的分离系数均大于10;经5次吸附-解吸循环后,CNT-P对钍的吸附容量是初次吸附的87%,并基本保持稳定.该电极材料对于稀土中微痕量钍的高效去除具有良好的应用前景.

Abstract

To separate and remove trace thorium from rare earths,a carbon electrode material(CNT-P)was prepared by modi-fying aminated carbon nanotubes(CNT-N)with phosphonate.The morphology,composition and electrochemical properties of CNT-P were analyzed by scanning electron microscope(SEM),surface area analyzer,X-ray photoelectron spectroscopy(XPS),thermogravimetric analyzer(TGA),Fourier transform infrared spectrometer(FT-IR)and electrochemical workstation.The effects of solution medium,pH,voltage and the initial thorium concentration on the adsorption of thorium were studied.The adsorption selectivity of CNT-P toward thorium and rare earths was discussed.The regenerative recycling performance of CNT-P was examined.The results indicated that CNT-P was a mesoporous and macroporous structure combined electrode material,with a BET specific surface area of 111.6 m2/g,a pore volume of 0.85 cm3/g and an average pore size of 30.13 nm.The maximum electrosorption capacity of CNT-P towards thorium reached 219 mg/g in hydrochloric acid solution.The separa-tion factors for Th/REs were higher than 10 at voltage of 3.5 V.After 5 cycles of adsorption-desorption,the adsorption capac-ity of CNT-P toward thorium maintained 87%as compared with its initial adsorption and basically kept stable.Therefore,CNT-P showed a promising application prospect for the efficient removal of micro-trace thorium from rare earth earths.

关键词

碳电极材料//稀土/电吸附/分离

Key words

carbon electrode/thorium/rare earths/electrosorption/separation

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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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