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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(yan)發工作(zuo)由一個國際專家小組完成(cheng)，他們成(cheng)功合成(cheng)了(le)分子結構(gou)存在特定缺陷的(de)氧(yang)化石墨烯(xi)，并對其進行了(le)表征。這(zhe)些缺陷將材料的(de)吸附(fu)性(xing)能(neng)提高了(le)15倍。
庫爾(er)恰(qia)托夫研究(jiu)所的一名研究(jiu)員稱，已經研究(jiu)了氧(yang)化石墨烯(xi)對鈾的吸附機理，以確定(ding)哪種合成方法(fa)可以獲得最有(you)效(xiao)的材料。
這(zhe)種化(hua)合物是(shi)用還原(yuan)氧化(hua)石墨烯制備的，使(shi)用的是(shi)一種被稱為“漢默斯法”的反應。作(zuo)者利(li)用爆(bao)炸性熱分(fen)層工藝修(xiu)改了這(zhe)種生產氧化(hua)石墨烯的經典方(fang)法。結果(guo)，石墨烯的碳結構中出現了缺陷，這(zhe)些缺陷“捕獲”了重金屬陽離子（即帶正電荷的陽離子）。
在傳統的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)石墨(mo)烯中(zhong)，碳原子的(de)(de)(de)結構是由相連的(de)(de)(de)六邊形組成(cheng)的(de)(de)(de)平面（二維）“薄片(pian)”，氧(yang)位(wei)于(yu)其(qi)表(biao)面。在上(shang)(shang)述(shu) “有缺(que)陷”的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)物中(zhong)，氧(yang)對石墨(mo)烯的(de)(de)(de)作用(yong)方式(shi)會(hui)造成(cheng)許多不規則(ze)。鈾陽離子的(de)(de)(de)吸附是由于(yu)羧基被置于(yu)位(wei)于(yu)缺(que)陷氧(yang)化(hua)石墨(mo)烯結構空隙(xi)邊緣的(de)(de)(de)氧(yang)原子上(shang)(shang)。氧(yang)化(hua)石墨(mo)烯的(de)(de)(de)活性氧(yang)化(hua)會(hui)增加羧基的(de)(de)(de)數量，從而提高(gao)其(qi)吸附性能。
這種新材(cai)料就是專門為增加缺陷數量而(er)開發的(de)。科(ke)學家利用功(gong)能強大的(de)顯(xian)微鏡、X射(she)線和光(guang)譜方法對(dui)其(qi)結(jie)構進行(xing)了詳(xiang)細研(yan)究。
包括(kuo)氧化石墨烯(xi)在內(nei)的二(er)維碳材料越來越多地應用(yong)于工(gong)業領域。托(tuo)木斯(si)(si)克理工(gong)大學(xue)化學(xue)與(yu)生物醫學(xue)技術研究學(xue)院副教(jiao)授(shou)帕維爾-波斯(si)(si)特尼科夫說，現在這個課題(ti)是科學(xue)界發展(zhan)最(zui)快的課題(ti)之一，研究人員(yuan)正在尋找(zhao)這種材料的新應用(yong)。
俄(e)羅(luo)斯國立(li)科技大學(xue)無機納米材料研究(jiu)實驗室的(de)主(zhu)要研究(jiu)員帕維爾-索羅(luo)金(jin)說，與生產成(cheng)本高(gao)昂(ang)的(de)石(shi)墨烯(xi)不同，氧化(hua)石(shi)墨烯(xi)的(de)合(he)成(cheng)非常簡單。
洛(luo)巴切夫斯基大(da)學物理(li)(li)系理(li)(li)論物理(li)(li)教研(yan)室高級(ji)研(yan)究(jiu)員安東-科納科夫副(fu)教授說(shuo)，所(suo)提出的獲(huo)取這種(zhong)物質的方法很容易擴(kuo)大(da)，可用(yong)于大(da)規(gui)模生產(chan)用(yong)于水凈化的氧化石墨烯。
圣彼得堡電工(gong)大(da)學(xue)物理化學(xue)系副教授維亞(ya)(ya)切斯拉夫-阿爾米亞(ya)(ya)舍夫說，這(zhe)項新工(gong)作是作者(zhe)們(men)研究氧化石墨烯(xi)(xi)吸(xi)附能力工(gong)作的(de)(de)合(he)理延續，在這(zhe)項研究中發(fa)現(xian)，邊緣羧(suo)基(ji)對含有放射性(xing)核素的(de)(de)離子(zi)有很高的(de)(de)吸(xi)附能力。研究人員(yuan)開發(fa)出了(le)一種制造高缺陷(xian)氧化石墨烯(xi)(xi)的(de)(de)技術，以增(zeng)加吸(xi)附中心的(de)(de)數量，他們(men)之前的(de)(de)假設得到(dao)了(le)證實。
英國核退(tui)(tui)(tui)役(yi)管(guan)理(li)局（NDA）也(ye)認識到了石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)技術在(zai)(zai)幫助其實現(xian)遺(yi)留核場址退(tui)(tui)(tui)役(yi)和清(qing)污方(fang)面的(de)(de)潛(qian)在(zai)(zai)價值，認為石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)的(de)(de)一些(xie)新特(te)性和石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)化合物可能會讓這種材料在(zai)(zai)退(tui)(tui)(tui)役(yi)治理(li)方(fang)面有廣泛的(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)空間(jian)。NDA目前已(yi)經在(zai)(zai)其官方(fang)網站發(fa)(fa)布題為《石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)及其相關化合物在(zai)(zai)核退(tui)(tui)(tui)役(yi)管(guan)理(li)局退(tui)(tui)(tui)役(yi)任(ren)務中的(de)(de)潛(qian)在(zai)(zai)應(ying)(ying)用(yong)》（The Potential Applications of Graphene (and Related Compounds) Relevant to the NDA’s Decommissioning Mission）的(de)(de)報告。報告回顧了目前學術界和行業對石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)的(de)(de)研(yan)究，識別當(dang)前研(yan)究與NDA研(yan)發(fa)(fa)需求間(jian)的(de)(de)關系(xi)，主要章(zhang)節包括石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)與核退(tui)(tui)(tui)役(yi)相關的(de)(de)特(te)性、石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)研(yan)究領域、石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)研(yan)究領域與NDA退(tui)(tui)(tui)役(yi)研(yan)發(fa)(fa)需求間(jian)的(de)(de)關系(xi)；石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)在(zai)(zai)核退(tui)(tui)(tui)役(yi)應(ying)(ying)用(yong)中的(de)(de)局限等。
來源：核環保知識局
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