通过Fe3+交联单宁酸涂层对聚酰亚胺油水分离膜进行表面改性，以提高通量

《Materials & Design》：Surface Modification of Polyimide Oil-Water Separation Membrane by Fe3+ Cross-Linked Tannic Acid Coating to Enhance Flux

Ag@RC复合材料通过稻壳碳负载银纳米颗粒合成，在碘蒸汽吸附中展现协同效应，15%Ag@RC吸附量达1292 mg/g，XRD、EDS等证实化学吸附机制（生成AgI）。

　　

刘兴通|王文娟|熊英伟|丁毅

中国四川省绵阳市绵阳师范学院，621010

摘要

由于新型吸附剂和高效捕获技术的发展，放射性碘蒸气的处理面临诸多挑战。本文以稻壳衍生碳（RC）为载体，制备了碳/纳米银（Ag@RC）复合材料，并研究了其高效吸附碘蒸气的性能。探讨了银含量、碘浓度、吸附温度和时间对Ag@RC材料碘吸附性能的影响，同时分析了银（Ag）与碳（C）成分之间的协同作用。结果表明，Ag@RC材料表现出创纪录的碘蒸气吸附能力，这归因于Ag和C的协同吸附效应。其中，15%银含量的Ag@RC材料达到了1292 mg/g的吸附容量。吸附动力学、XRD、EDS和XPS分析结果证实了化学吸附过程的存在，该过程涉及I₂与Ag反应生成AgI。这些研究表明，Ag@RC材料具有潜在的放射性碘蒸气捕获应用价值。

引言

核能是一种低碳、稳定且高效的能源，在实现碳中和的目标下至关重要[1]、[2]、[3]、[4]。然而，随着核能的快速发展，乏燃料的储存量将不断增加。在乏燃料处理过程中会释放大量放射性废气，其中含有长寿命的¹²⁹I，对环境造成严重危害[5]、[6]、[7]。因此，开发新型吸附剂和高效捕获技术对于放射性碘蒸气的管理具有重要的实际意义。

目前，放射性碘的处理在核废料管理领域被认为极具挑战性。吸附技术因其优异的处理效果、成本效益、简单的基础设施和操作流程而备受青睐[8]、[9]、[10]。近年来，基于吸附技术开发了多种具有独特特性的吸附剂，用于有效捕获碘。例如碳基材料[11]、[12]、[13]、银基材料[14]、[15]、[16]、[17]、铋基材料[18]、[19]、[20]、[21]、[22]、[23]、[24]、[25]以及铜基材料[26]、[27]、[28]、[29]。其中，负载金属（铋和铜）的稻壳衍生碳（RC）材料在碘吸附方面表现出色。特别是以稻壳为碳基体制备的Bi/C复合材料展示了有效的碘蒸气去除能力[30]。含铜的稻壳碳材料实现了1282 mg/g的吸附容量，这得益于Cu-C之间的协同作用[31]。这些结果表明，这类材料成本低廉且吸附性能优异。此外，RC因其在多个领域的广泛应用而受到广泛关注[32]、[33]、[34]，因此适合作为金属基碘吸附剂的载体。近期，许多金属基RC材料被制备并应用于碘吸附研究。先前研究表明，通过负载特定金属（如铋和铜）可提升RC的吸附性能。银基吸附剂因对碘的良好亲和力及吸附后形成的稳定AgI而受到重视[17]，但尚未有研究利用银来改善RC材料的碘吸附性能。本研究以RC为载体制备了Ag@RC材料，通过改变银含量、碘浓度、吸附温度和时间来研究其碘吸附性能，并系统分析了Ag与C之间的协同作用及其对碘蒸气捕获的影响，同时阐明了其吸附机制。

RC的制备

本研究采用稻壳生物质作为RC材料的可持续碳源。制备过程参照文献[30]进行：稻壳在N₂气氛中于600 °C下烧结4小时，随后用10% HF溶液处理并室温下磁力搅拌2小时，过滤、洗涤和干燥后获得RC材料。再将RC研磨并通过200目筛网过滤。

Ag@RC的制备与表征

首先通过XRD分析确认了Ag@RC材料的相结构，验证了其合成成功。图2显示了xAg@RC材料的XRD图谱。经AgNO₃浸渍还原法加载银后，RC的衍射峰消失，这可能是由于200 °C下热处理10小时导致RC发生非晶化[32]。

结论

本研究成功制备了以RC为载体的xAg@RC材料，并证实了其有效的碘蒸气吸附能力。通过XRD、SEM、EDS和N₂吸附-脱附分析证实，采用AgNO₃作为银前驱体、RC作为载体，通过浸渍法成功合成了xAg@RC材料。这些材料表现出创纪录的碘蒸气吸附能力。

作者贡献声明

王文娟：撰写初稿、实验设计、数据整理。刘兴通：撰写初稿、方法论设计、实验实施、数据管理。熊英伟：撰写修改稿、结果验证、项目协调。丁毅：撰写修改稿、指导工作、项目管理、资金争取、概念构思

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的利益冲突或个人关系。

致谢

感谢四川省科技计划（项目编号2023NSFSC0356）和绵阳师范学院（项目编号QD2023A37）的财政支持。