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- 發布時間2024-01-05 11:59
- 發布人金彩集團
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莫斯科國立大學和庫爾恰托夫研究所的俄羅斯科學家與來自瑞典和德國的同事一起，將石墨烯的吸附性能提高了15倍，從而提高了其從水中清除放射性核素的能力。
這(zhe)項研發工作由一(yi)個國際專家小組完成(cheng)，他們成(cheng)功合成(cheng)了(le)分(fen)子結(jie)構(gou)存(cun)在特定缺陷的(de)氧(yang)化石墨烯，并對其進行了(le)表征。這(zhe)些缺陷將(jiang)材料的(de)吸附性能提高了(le)15倍。
庫爾恰(qia)托夫研(yan)究(jiu)所的(de)一(yi)名研(yan)究(jiu)員稱(cheng)，已經研(yan)究(jiu)了氧化石墨(mo)烯對(dui)鈾的(de)吸附機理，以確定(ding)哪種合(he)成方法(fa)可(ke)以獲得最有效的(de)材料。
這種化合物(wu)是用(yong)還(huan)原(yuan)氧化石(shi)墨烯(xi)制備的(de)(de)，使用(yong)的(de)(de)是一種被(bei)稱為“漢默(mo)斯法”的(de)(de)反應。作者(zhe)利(li)用(yong)爆炸性熱(re)分層(ceng)工藝修(xiu)改了(le)這種生產氧化石(shi)墨烯(xi)的(de)(de)經(jing)典方法。結果(guo)，石(shi)墨烯(xi)的(de)(de)碳結構(gou)中出現(xian)了(le)缺(que)陷，這些缺(que)陷“捕(bu)獲”了(le)重金屬陽(yang)離子（即(ji)帶正電荷的(de)(de)陽(yang)離子）。
在傳統的氧化(hua)(hua)(hua)石墨烯(xi)中，碳原子的結(jie)構(gou)是由(you)相(xiang)連的六邊(bian)形(xing)組成(cheng)的平面（二(er)維(wei)）“薄片”，氧位于(yu)其(qi)表面。在上述 “有缺陷”的氧化(hua)(hua)(hua)物中，氧對石墨烯(xi)的作(zuo)用方式會造成(cheng)許多(duo)不規(gui)則。鈾陽離子的吸附(fu)(fu)是由(you)于(yu)羧基被置于(yu)位于(yu)缺陷氧化(hua)(hua)(hua)石墨烯(xi)結(jie)構(gou)空隙邊(bian)緣的氧原子上。氧化(hua)(hua)(hua)石墨烯(xi)的活(huo)性氧化(hua)(hua)(hua)會增加羧基的數(shu)量，從而提高其(qi)吸附(fu)(fu)性能。
這種(zhong)新(xin)材料就(jiu)是專門為增加缺陷數(shu)量而開發的。科學家利用功能強大的顯(xian)微(wei)鏡、X射線和(he)光譜方法對(dui)其結構進行了詳(xiang)細研(yan)究。
包(bao)括氧化(hua)石墨烯在內的二維碳材(cai)料越(yue)來越(yue)多(duo)地應用于工業領(ling)域。托木斯克理工大學化(hua)學與生物醫(yi)學技術(shu)研(yan)究(jiu)學院副教授(shou)帕維爾(er)-波(bo)斯特尼科(ke)夫說，現在這(zhe)個課題是科(ke)學界發(fa)展最快(kuai)的課題之一(yi)，研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)正(zheng)在尋找這(zhe)種材(cai)料的新(xin)應用。
俄(e)羅斯國立科技大學無機納米(mi)材料研究(jiu)實驗室(shi)的(de)主要研究(jiu)員(yuan)帕維爾-索羅金說(shuo)，與生產成(cheng)本高昂的(de)石墨烯不同(tong)，氧化石墨烯的(de)合成(cheng)非常(chang)簡(jian)單。
洛(luo)巴(ba)切夫斯基大學物理系(xi)理論物理教研室(shi)高級(ji)研究員安東-科納(na)科夫副(fu)教授說，所提出(chu)的獲取這種(zhong)物質的方法很容(rong)易(yi)擴大，可用于大規模生產用于水凈化的氧化石(shi)墨(mo)烯。
圣彼(bi)得堡電工(gong)大學物理(li)化(hua)(hua)學系(xi)副(fu)教授維亞切斯拉夫-阿(a)爾米亞舍夫說(shuo)，這項(xiang)新工(gong)作(zuo)是(shi)作(zuo)者們研(yan)(yan)究(jiu)氧化(hua)(hua)石墨烯吸附(fu)能(neng)力(li)工(gong)作(zuo)的(de)合理(li)延(yan)續(xu)，在這項(xiang)研(yan)(yan)究(jiu)中發現，邊(bian)緣羧基對含有放射性核素的(de)離(li)子有很(hen)高(gao)的(de)吸附(fu)能(neng)力(li)。研(yan)(yan)究(jiu)人員開發出了(le)一種制造高(gao)缺陷氧化(hua)(hua)石墨烯的(de)技術，以增加吸附(fu)中心的(de)數(shu)量，他們之前的(de)假(jia)設得到了(le)證實。
英國核(he)(he)退(tui)(tui)役管理局(ju)(ju)（NDA）也認識(shi)到了石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)技術在(zai)(zai)(zai)幫助其(qi)(qi)(qi)實現(xian)遺留(liu)核(he)(he)場址退(tui)(tui)役和(he)清污方(fang)面(mian)的(de)潛(qian)(qian)在(zai)(zai)(zai)價值(zhi)，認為石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)的(de)一(yi)些新(xin)特性和(he)石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)化合物可(ke)能會讓這種材(cai)料在(zai)(zai)(zai)退(tui)(tui)役治理方(fang)面(mian)有廣泛的(de)應用(yong)(yong)空間。NDA目前(qian)已經在(zai)(zai)(zai)其(qi)(qi)(qi)官方(fang)網站發(fa)布題為《石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)及(ji)其(qi)(qi)(qi)相關(guan)(guan)化合物在(zai)(zai)(zai)核(he)(he)退(tui)(tui)役管理局(ju)(ju)退(tui)(tui)役任務中的(de)潛(qian)(qian)在(zai)(zai)(zai)應用(yong)(yong)》（The Potential Applications of Graphene (and Related Compounds) Relevant to the NDA’s Decommissioning Mission）的(de)報告。報告回顧了目前(qian)學術界和(he)行業對石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)的(de)研究，識(shi)別(bie)當前(qian)研究與NDA研發(fa)需求間的(de)關(guan)(guan)系，主要章節包括石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)與核(he)(he)退(tui)(tui)役相關(guan)(guan)的(de)特性、石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)研究領域、石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)研究領域與NDA退(tui)(tui)役研發(fa)需求間的(de)關(guan)(guan)系；石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)在(zai)(zai)(zai)核(he)(he)退(tui)(tui)役應用(yong)(yong)中的(de)局(ju)(ju)限(xian)等。
來源：核環保(bao)知識局
