超氧化多孔碳用于稀土元素吸附 开放获取

《Dalton Transactions》：Super-oxidized porous carbons for lanthanide sorptionOpen Access

　　

从云杉球果出发合成的超强氧化多孔碳（SOPC）被证明是一种从硝酸铈和硝酸镱溶液中高效吸附这两种镧系元素（Ce 和 Yb）的吸附剂。对具有极高BET比表面积（约3400 m2 g?1）的活性炭进行强烈氧化处理后，合成了氧化程度与氧化石墨相当（C/O=2.1）的碳材料，该材料具有纳米多孔结构，孔径较窄，BET比表面积约为1200 m2 g?1。尽管比表面积有所降低，亲水性的SOPC对铈和镱的吸附能力显著增强，达到140-170 mg g?1的水平，与在相同条件下的疏水性未氧化活性炭前驱体相比高出约20-25倍。通过对先进的同步辐射X射线光谱数据的分析，我们将金属阳离子吸附量的增加归因于与碳双键连接的大量含氧官能团。根据对碳K边的X射线拉曼散射（XRS）光谱的建模分析，这些官能团主要位于SOPC原子级薄碳壁的广义"孔边缘"或缺陷空位处。令人意外的是，对镱L?边的扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）光谱的分析未显示出纳米限域效应，这表明铈和镱阳离子以水合状态被容纳在SOPC亚纳米级孔径的入口处，同时保持其在溶液中原本的氧化态。SOPC能够从浓度为10 mg L?1的镱或铈溶液中去除了高达99%的镧系元素。如果能够在经过同样强烈的氧化处理后保留更大比例的比表面积，吸附容量有望进一步提高。

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? 2026 作者。由英国皇家化学会出版

2026

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