二维过渡金属碳化物对放射性核素的吸附分离应用研究
环境中放射性污染的高效治理以及核废物的妥善处置是当前制约核能健康发展和广泛应用的关键因素.二维过渡金属碳化物(MXene)是近期能源与环境领域的研究热点材料.MXene具有大量的端基活性位点和独特的纳米多层结构,是容纳放射性核素的理想载体,并且这类纯无机的材料表现出优异的抗辐照性能以及良好的导热性能,有望用于将来强辐射、高释热等极端条件下的核素分离应用.此外目前已得到的MXene材料大于15种,根据元素组成和结构的不同它们的性质也各异,因此将这类材料用于核素吸附分离,具有很强的可选性和多样性.本文筛选了碳化钒型(V2CTx)和碳化钛型(Ti3C2Tx)两类MXene材料，系统地研究了它们对放射性核素U(Ⅵ)的吸附行为和相关作用机理。首先通过HF刻蚀V2AIC三元金属陶瓷粉体制备高质量V2CTx，吸附实验表明V2CTx对U(Ⅵ)具有较高的吸附容量（174 mg g-1），较快的吸附动力学(4h)，以及良好的离子选择性。扩展X射线吸收精细结构谱(EXAFS)结果表明铀酰离子与该片层材料钒活性位点上的两个羟基结合形成了稳定的二齿配合物，从而实现对U(Ⅵ)快速高效吸附。同时利用第一性原理建立模型进行理论计算，得到V2CTx-U配合物的能量最优构象和配位模式均与EXAFS结果保持一致。相比于V2CTx，T13C2Tx稳定性好、制备简单、成本低廉，并且理论研究表明Ti3C2Tx能够与铀酰离子发生较强的相互作用。
二维过渡金属碳化物 制备工艺 放射性核素 吸附分离行为
王琳 陶武清 张玉娟 柴之芳 石伟群
中国科学院高能物理研究所核能放射化学实验室
国内会议
南京
中文
105-105
2017-05-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）