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氰基金属框架自模板法构建多级孔碳酸镧纳米片:高效除磷技术突破碱度干扰瓶颈
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年08月26日 来源:Separation and Purification Technology 9
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(编辑推荐)本研究创新性地采用La基氰基金属框架(CM)自模板策略,成功制备了具有二维纳米片组装结构的多级孔碳酸镧(La2(CO3)3)吸附剂。材料在pH 11.6条件下合成的LaC-11.6展现出109 mg P/g的超高磷酸盐吸附容量,其独特的松散结合碳酸盐层结构(通过QCM-D/XPS证实)赋予卓越的抗CO32-/HCO3-干扰能力,为喀斯特地区高碱度水体磷污染治理提供突破性解决方案。
Highlight
通过精准调控碳酸盐转化试剂的解离形式(pH 8.4 vs. 11.6),我们成功赋予碳酸镧(LaC)材料截然不同的结构特性。其中LaC-11.6展现出令人惊艳的"千层饼"式纳米片组装结构,其丰富的介孔/微孔系统使磷酸盐吸附速率常数较LaC-8.4提升2.5-3.5倍,堪称吸附界的"极速捕手"。
Morphologies and properties of LaC adsorbents
镧离子(La3+)与亚铁氰根(Fe(CN)64-)的d-f轨道配位构建了三维拓扑结构的氰基金属框架(CM)前驱体。扫描电镜显示,经过(双)碳酸盐转化后,LaC材料不仅保留了棱柱形宏观形貌,更发育出由无数交错纳米片构成的次级结构——这些纳米片像微型的"百叶窗",创造了高达179.6 m2/g的比表面积,为磷酸盐分子铺设了高速吸附通道。
Conclusions
本研究开创的自模板合成策略,如同在分子尺度玩转"俄罗斯方块",通过pH调控实现了碳酸镧材料的结构精修。LaC-11.6在5 mM高碱度环境下仍保持稳定性能,其秘密在于层间碳酸盐的"分子缓冲"作用——XPS分析显示较少的La-O-P键形成,这种"若即若离"的磷酸盐结合方式恰是抗干扰的关键。该成果为复杂水体磷污染治理提供了兼具高容量(109 mg P/g)和强抗性的"双料冠军"材料。
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