《Journal of the Indian Chemical Society》：Sulfur-modified covalent triazine polymer (S-CTP) is used for the ultra-efficient capture of silver ions in aqueous solutions
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硫修饰共价三嗪聚合物（S-CTP）高效吸附银离子的机理研究，采用低成本前驱体合成，最大吸附容量达1675 mg/g，吸附过程快速自发，通过氮硫协同配位机制形成稳定六元环和三元环结构。
李科杰|熊超吉|陈俊宇|王浩宇|张强英|崔小梅|布多
西藏大学生态与环境学院，中国西藏自治区拉萨市城关区藏大东路，邮编850000
摘要
许多吸附剂已被用于水中银(I)离子的捕获。然而，这些材料大多吸附效率低下且成本较高。因此，需要开发一种简单、高效且低成本的吸附剂材料。在本研究中，使用两种廉价的三嗪衍生物成功合成了硫改性的共价三嗪聚合物（S-CTP）。S-CTP对银(I)的捕获是一个快速化学吸附过程，最大吸附容量为1675 mg/g。S-CTP对银(I)离子的吸附是自发的，并且随着温度的升高吸附效率提高。S-CTP与银(I)离子的主要配位方式涉及形成两个环：一个是两个三嗪环的氮原子与银(I)离子之间形成的稳定六元环，另一个是硫原子与其中一个三嗪环的氮原子之间形成的三元环。此外，S-CTP的制备方法简单且产率较高，表现出理想的吸附性能。因此，S-CTP可以应用于实际工业废水中银(I)离子的去除。
引言
电子产品的出现和新能源的使用，加上银饰的广泛使用，导致每年产生大量含有银离子（Ag(I)）的废水[1,2]。银(I)离子具有高毒性，无法在自然环境中降解，并会在生物体内积累，对生态系统和人类健康造成严重且不可逆的损害[3],[4],[5]。因此，开发一种从水中去除银(I)离子的方法极具价值。有许多去除水中重金属离子的方法，包括吸附、化学沉淀、膜分离和离子交换[6]。其中，吸附因其低能耗、操作简单和环境影响小而被认为是最有前景的方法[7]。在过去十年中，已经开发出多种用于去除水中重金属离子的吸附剂材料，包括活性炭、生物吸附剂、沸石和磁性Fe3O4复合材料[8],[9],[10],[11]。然而，这些传统吸附剂的选择性较差、吸附时间较长且吸附容量较低。
最近，开发了许多新型吸附剂材料用于去除水中的银(I)离子，如金属有机框架（MOFs）[12,13]和共价有机聚合物（COPs）[14,15]。然而，MOFs价格昂贵，并且在吸附过程中可能会将金属离子释放到水中，造成二次污染。相比之下，COPs的结构易于控制和修饰，使其成为理想的银离子吸附剂。例如，Wang等人[16]将氮和硫引入聚硅氧烷中，获得了416.88 mg/g的银(I)吸附容量。Sellaoui等人[17]制备了氮功能化的柱状双氢氧化物，对银(I)的捕获容量高达638 mg/g。Wang等人[18]制备了氮和氧的树枝状聚合物与二氧化硅复合材料，对银(I)的吸附容量为87.48 mg/g。Chen等人[19]制备了一种苯丙基噻吩共价有机框架，对银(I)的最大吸附容量为344.83 mg/g。然而，这些COPs材料存在一些缺点，包括对银离子的吸附容量较低、原材料价格昂贵以及制备过程复杂。此外，废水中的银离子浓度范围为200至600 mg/L[20]。同时，废水中还含有其他干扰离子，如Cr(III)、Pb(II)、Cu(II)和Cd(II)离子[21]。因此，需要开发简单、高效且低成本的COPs材料，以便有效去除水中的银(I)离子。
在本研究中，我们通过氰尿酸和硫氰酸盐的反应合成了经济高效的无机改性共价三嗪聚合物（S-CTP）。使用S-CTP可以高效捕获水中的银(I)离子，并研究了溶液pH值、时间、温度和干扰离子对银(I)离子吸附的影响。此外，还采用了多种吸附模型对实验数据进行了非线性拟合，包括伪一级、伪二级、Langmuir和Freundlich吸附模型。同时，利用光谱技术和密度泛函理论（DFT）计算研究了S-CTP与银(I)离子的配位方式。
试剂与设备
试剂和设备的详细信息见补充资料（SI）。S-CTP的制备
将1.84 g氰尿酸（10 mmol，1当量）溶解在30 mL 1,4-二氧烷和N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中，然后加入10 mmol硫氰酸盐（1.77 g，1当量）。将体系置于冰水浴中，再加入3.87 g N,N-二异丙基乙胺（DIPEA，30 mmol，3当量）。五分钟后，从冰水浴中取出并在45°C下加热24小时。然后用去离子水洗涤固体。
S-CTP的表征
扫描电子显微镜（SEM）是研究材料表面的重要工具。图1a显示了S-CTP在1 μm和500 nm下的SEM图像。S-CTP由许多均匀堆叠的球体组成，这些球体保持层状排列。这种均匀的结构表明S-CTP具有较好的晶体结构。为了进一步研究S-CTP的结晶性，使用粉末X射线衍射（PXRD）分析了其晶体结构。图1b显示S-CTP具有...
结论
使用混合溶剂制备硫改性的共价三嗪聚合物（S-CTP）涉及使用两种非常廉价的原材料。S-CTP对银(I)离子的吸附是一个快速且自发的化学吸附过程，室温下的最大吸附容量为1675 mg/g。循环再生实验表明S-CTP具有较高的再生性能和稳定性。根据...
未引用参考文献
[52]。
CRediT作者贡献声明
李科杰：撰写——初稿、方法学、研究、数据管理、概念化。
熊超吉：撰写——初稿、方法学、研究、数据分析、概念化。
陈俊宇：数据管理。
王浩宇：数据管理。
张强英：资金获取、数据分析。
崔小梅：研究、资金获取、数据分析。
布多：撰写——审稿与编辑、可视化、资金获取。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了
国家自然科学基金（22466032）、
中央支持地方高校发展与改革项目（西藏财政初步指南[2025]编号1）、日喀则市重点研发项目（RKZ2024ZY-06）、西藏自治区科学技术厅的基地与人才项目以及西藏自治区自然科学基金（XZ202401ZR0014）的支持。
