介孔紫硫镍铁矿FeNi2S4纳米片高效选择性吸附回收Au(III)离子的研究

针对黄金资源短缺与回收效率低的难题，研究人员开发了介孔紫硫镍铁矿FeNi2S4纳米片吸附剂，通过水热法合成并系统表征其结构。该材料在pH 2.5条件下对Au(III)的吸附效率超98%，最大吸附量达307 mg/g，且具备优异的循环稳定性。研究通过Sips模型和XPS分析揭示了化学吸附机制，为贵金属绿色回收提供了新策略。

　　

随着电子、医疗和航空航天领域对黄金需求的激增，传统采矿资源日益枯竭，从工业废液中高效回收金离子（Au(III)）成为亟待解决的课题。现有吸附材料普遍存在选择性差、成本高或稳定性不足等问题。在此背景下，希腊国家科学研究中心"德谟克利特"纳米科学与纳米技术研究所（Institute of Nanoscience and Nanotechnology, NCSR "Demokritos"）的Mohamed M. Elsenety团队创新性地开发了立方尖晶石结构的介孔FeNi₂S₄纳米片，相关成果发表于《Inorganic Chemistry Communications》。

研究采用水热合成法制备材料，通过X射线衍射（XRD）和高分辨透射电镜（HR-TEM）确认晶体结构，结合比表面积分析（BET）表征介孔特性。吸附实验系统考察了pH值、接触时间和共存离子等因素，采用Sips等温模型和Weber-Morris扩散模型解析吸附机制，并通过X射线光电子能谱（XPS）阐明化学键合作用。

【结构表征】XRD与选区电子衍射（SEAD）证实合成的FeNi₂S₄为纯相立方尖晶石结构，HR-TEM显示其具有2-5 nm的介孔和超薄纳米片形貌，比表面积达89 m²/g。

【吸附性能】在pH 2.5条件下，30分钟内即可实现98%的Au(III)去除率，最大吸附容量达307 mg/g，显著优于对照材料NiS（142 mg/g）和FeS₂（178 mg/g）。即使在含Cu²⁺、Zn²⁺等干扰离子的溶液中，Au(III)选择性系数仍超过85%。

【机制解析】Sips模型（R²=0.995）表明吸附存在多分子层特性，动力学数据同时符合准一级（PFO）和Avrami模型，说明存在表面反应与扩散的协同作用。XPS证实FeNi₂S₄表面硫原子与Au(III)形成强配位键，导致电子转移生成Au(0)。

【实际应用】经过5次吸附-脱附循环，材料性能仅下降7.3%，且通过0.1 M硫脲-盐酸溶液可实现98%的金脱附率，证明其工程化应用潜力。

该研究不仅为贵金属回收提供了新型高效吸附剂，更通过分子层面机制阐释为设计选择性吸附材料提供了理论指导。FeNi₂S₄纳米片兼具环保性与经济性，其介孔结构可拓展至其他战略金属的回收领域，对实现资源循环利用具有重要实践意义。