盐湖硼吸附材料研究取得进展
文章导读
你是否想过，盐湖里不起眼的硼元素，竟隐藏着颠覆性材料革命的钥匙？中科院团队突破传统吸附剂瓶颈，成功研发出两种超级硼吸附材料——多元醇功能化中空COF（HSPCOF）和硫化钴纳米颗粒。前者通过独创的侧链工程策略，将吸附容量提升至商用树脂的10倍以上，在真实盐湖卤水中仍保持91.51%的硼捕获率；后者更是实现30分钟极速吸附，283.3mg·g-1的惊人容量刷新行业纪录。揭秘其背后机制：多元醇与硼酸根形成双齿螯合结构，钴原子通过化学键合与氢键协同捕获目标离子。这项发表于《德国应用化学》和《Desalination》的突破性成果，正为盐湖战略资源高效提取开启新纪元。
— 内容由好学术AI分析文章内容生成，仅供参考。
中国科学院青海盐湖研究所等围绕盐湖卤水中硼的高效提取与分离，成功开发出多种具有高吸附容量、优异选择性和良好稳定性的盐湖硼资源吸附分离材料，为实现盐湖硼资源的高效分离提供了潜在新材料与新技术路径。
针对共价有机框架（COFs）类吸附剂在实际合成过程中，易出现COFs堆积无序与功能位点可及性受限等问题，研究团队提出了基于侧链工程的结构重构策略，通过单元锚定多元醇侧链实现功能化，同时依靠该侧链对单元稳定性的提升，实现了COFs晶体有序度的强化。在经稳定化修饰及模板去除后，研究成功获得了具有中空结构与较大比表面积以及多元醇功能化的COF吸附剂（HSPCOF）。
该材料兼具高比表面积、连通孔道与优异的化学稳定性，可在298K下实现150.05mg·g-1的硼吸附容量，是商业树脂MK51的10倍以上。DFT计算表明，多元醇侧链可与硼酸根形成双齿环状酯络合物，从而赋予材料高选择性与强结合能力。在实际盐湖卤水中，HSPCOF仍能表现出优异的稳定性与91.51%的硼去除率，证实了其在复杂体系中的应用潜力。
相关研究成果发表在《德国应用化学》上。
研究团队以ZIF-67为前驱体，通过溶剂热硫化反应成功制备出具有中空结构的Co3S4纳米吸附剂。该材料在硼浓度为200mg·L-1的溶液中吸附容量达到283.3mg·g-1，较ZIF-67提升了7.3倍，且在30分钟内即可达到吸附平衡。
动力学与热力学研究表明，其吸附过程符合Langmuir模型，为自发的单层化学吸附。通过XPS、FT-IR与DFT计算等手段，研究进一步证实材料表面的钴原子为主要吸附位点，化学吸附的主要驱动力为化学键合，同时静电作用与氢键协同实现硼的高效捕获，并在实际盐湖察尔汗、拉果错卤水中表现出良好的选择性吸附能力。
相关研究成果发表在Desalination上。
上述研究工作得到国家自然科学基金等的支持。
HSPCOF合成路线示意图
© 版权声明
本文由分享者转载或发布，内容仅供学习和交流，版权归原文作者所有。如有侵权，请留言联系更正或删除。
相关文章
这个研究真厉害！硼吸附量提升这么多👍