铟-锆氧化物催化剂中掺杂剂对CO2加氢制甲醇的影响机制研究

本研究针对金资源回收需求，开发了介孔立方尖晶石相FeNi2S4纳米片吸附剂，通过水热法合成实现了对Au(III)离子的高效选择性捕获（吸附效率>98%，容量达307 mg/g），阐明了Sips模型主导的吸附机制及化学吸附作用特征，为贵金属回收提供了可持续解决方案。

　　

随着金基器件在航空航天、医疗和电子领域的广泛应用，全球对金资源的需求激增。然而传统采矿方式面临金矿储量枯竭的困境，工业废水和电子废弃物中的金离子(Au(III))回收成为关键课题。现有回收技术如化学沉淀、溶剂萃取等存在效率低、成本高、环境负担重等缺陷，迫切需要开发新型吸附材料。

希腊国家科学研究中心"Demokritos"纳米科学与纳米技术研究所(Institute of Nanoscience and Nanotechnology, NCSR "Demokritos")的Mohamed M. Elsenety团队创新性地设计出立方尖晶石相FeNi₂S₄纳米片吸附剂。通过水热合成技术，研究人员成功制备出具有介孔结构的材料，并系统评估了其对Au(III)的吸附性能。相关成果发表在《Inorganic Chemistry Communications》上。

研究采用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)进行结构表征，通过zeta电位和X射线光电子能谱(XPS)分析吸附机制，运用Sips、PFO等模型拟合吸附过程。实验选用工业废水常见pH范围(2.5)作为测试条件，考察了干扰离子影响。

【结构分析】XRD和选区电子衍射(SEAD)证实材料为纯立方尖晶石结构，高分辨TEM显示其具有典型的纳米片形貌。这种结构提供了丰富的活性位点和高达307 mg/g的吸附容量。

【吸附性能】在pH 2.5条件下，30分钟内即可实现98%的吸附效率。竞争离子实验显示材料对Au(III)具有显著选择性，其性能远超对比材料NiS和FeS₂。

【机制研究】Sips等温模型(R²=0.995)最佳拟合表明吸附包含单层和多层复合机制。动力学分析显示该过程符合PFO、Avrami和Bangham模型(R²≈0.99)，Weber-Morris两阶段模型揭示存在表面吸附与扩散双重控制步骤。

【热力学特征】负值的吉布斯自由能(ΔG)证实吸附为自发过程。XPS分析发现Au(III)与材料表面硫原子形成强化学键，证实为化学吸附主导机制。

该研究开创性地将尖晶石硫化物应用于贵金属回收领域，FeNi₂S₄纳米片在5次循环后仍保持90%以上效率，其规模化制备工艺和稳定性能为工业应用奠定基础。研究成果不仅为解决金资源短缺提供了新思路，也为其他贵金属回收材料设计提供了理论参考，具有显著的环境和经济效益。