高效纳米片状CoNi2S4吸附剂在酸性溶液中选择性捕获金离子的研究

本研究针对电子工业废水中金离子(Au(III))回收难题，开发了一种新型介孔纳米片状CoNi2S4吸附剂。通过系统表征和参数优化，证实该材料在pH 2条件下具有247.38 mg/g的超高吸附容量，且对Au(III)表现出优异选择性和循环稳定性。研究揭示了其单层化学吸附机制，为贵金属回收提供了高效环保的解决方案。

　　

随着电子工业的快速发展，含金(Au(III))废水处理已成为资源回收和环境保护的双重挑战。传统吸附材料普遍存在选择性差、成本高等缺陷，而纳米材料因其独特的表面效应为贵金属捕获提供了新思路。

研究人员通过水热法成功合成纳米片状CoNi₂S₄吸附剂，利用XRD、XPS、SEM等表征技术证实其立方晶系结构和介孔特征。通过系统考察pH值、接触时间等参数，发现该材料在pH 2时对Au(III)的吸附量达到247.38 mg/g，显著优于单金属硫化物。等温线拟合符合Langmuir模型，表明发生单层化学吸附，且吸附过程为吸热反应。竞争离子实验显示其对Au(III)具有特殊选择性，经过5次循环后仍保持90%以上效率。

关键技术包括：水热合成法制备纳米片状材料；X射线光电子能谱(XPS)分析表面元素化学态；zeta电位测定阐明pH依赖性吸附机制；非共价相互作用研究揭示结合位点特性。

【结构表征】XRD显示CoNi₂S₄呈现典型立方晶系衍射峰，HRTEM观察到清晰的(311)晶面间距0.29 nm，EDX图谱证实Co/Ni/S元素均匀分布。

【吸附性能】在pH 2的酸性条件下，CoNi₂S₄对Au(III)的吸附量是CoS的1.8倍，动力学符合准二级模型，表明化学吸附占主导。

【作用机制】XPS分析表明吸附过程中发生氧化还原反应，Au(III)被还原为Au(0)，同时S^2-被氧化为S_n^2-，形成金属-硫键合作用。

【实际应用】在含Cu²⁺、Pb²⁺等竞争离子的模拟废水中，Au(III)的选择性系数高达328，且脱附再生后晶体结构保持稳定。

该研究首次证实CoNi₂S₄纳米片在酸性环境中对Au(III)的卓越捕获能力，其独特的硫空位缺陷和金属活性位点协同作用，为设计高效贵金属吸附剂提供了新范式。论文发表于《Journal of Industrial and Engineering Chemistry》，对电子废弃物资源化具有重要实践价值。