木质素衍生硫自掺杂分级多孔碳负载CoFe-普鲁士蓝类似物的原位合成及其对Tl(I)的协同去除：性能调控、机理阐释与DFT计算

本研究创新性地通过原位生长策略将CoFe-普鲁士蓝类似物（CoFe-PBA）锚定于木质素衍生硫自掺杂分级多孔碳（SLC），构建了CoFe-PBA@SLC-40%复合材料。该材料通过孔结构优化与活性位点协同作用，实现了对剧毒重金属Tl(I)的高效吸附（559.5 mg·g?1），并展现出卓越的抗干扰性（高浓度共存离子/有机物）和循环稳定性（5次循环后保持89.2%容量）。其吸附机制涉及氧化沉淀、离子交换、表面配位、静电吸引及孔填充等多路径协同，DFT计算进一步揭示了含氧/硫官能团与K+的关键作用，为重金属污染治理提供了新材料设计与理论支撑。

　　

Highlight

通过精准调控CoFe-PBA负载比例，实现了孔结构优化与活性位点协同，显著提升Tl(I)吸附性能。所制备的CoFe-PBA@SLC-40%具备大孔容、高比表面积、适宜孔径分布、均匀分散的Co²⁺/Fe³⁺位点、丰富表面官能团及独特分级多孔结构，其Tl(I)最大吸附量达559.5 mg·g^?1。尤为突出的是，该材料在复杂水体环境中展现出卓越抗干扰能力，即使在高浓度共存阳离子和有机物存在下仍保持高效Tl(I)去除。此外，CoFe-PBA@SLC-40%具有优异吸附稳定性，5次循环后仍保留89.2%初始吸附量。

Characterization of CoFe-PBA@SLC-X adsorbents

通过X射线衍射（XRD）对CoFe-PBA、SLC及CoFe-PBA@SLC-X吸附剂的物相组成进行分析（图2）。SLC载体在2θ = 22.2°和33.5°处显示特征衍射峰，分别与硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃）的（0 0 2）和（4 0 0）晶面相关联。此外，在2θ = 26.6°和43.5°处存在两个宽而弱的衍射峰，对应无定形碳和石墨碳的（0 0 2）及（1 0 0）晶面。

Conclusions

通过CoFe-普鲁士蓝类似物（CoFe-PBA）在木质素衍生硫自掺杂分级多孔碳（SLC）上的原位生长，成功制备的CoFe-PBA@SLC-40%复合材料不仅展现出高吸附容量和优异吸附稳定性，更关键的是在高强度多离子共存条件下表现出卓越吸附选择性。其增强的Tl(I)去除性能源于SLC与CoFe-PBA间的协同效应：SLC的分级多孔结构为CoFe-PBA提供分散锚定位点并促进离子传输，而CoFe-PBA通过尺寸匹配效应、离子交换和氧化沉淀作用特异性捕获Tl(I)。DFT计算进一步证实含氧/硫官能团及K⁺在Tl(I)吸附中的关键角色，为高选择性吸附提供了理论依据。