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    我校化学与化工学院张建副教授在国际权威期刊发表放射性核素铀酰离子吸附、去除与检测的最新研究成果

    发布时间:2024-01-03   文章来源:化工学院   浏览:

    近日,化学与化工学院张建副教授在化学传感领域权威期刊《Journal of Hazardous Materials》(中科院一区Top期刊,影响因子13.6)上发表放射性核素铀酰离子吸附、除去与检测的最新研究成果。我校为论文第一单位,化学与化工学院张建副教授为第一作者,张奎教授为通讯作者。

    (磷酸功能化磁性介孔二氧化硅用于同步检测、吸附和重复去除铀酰离子)

    铀(U)作为一种核聚变燃料,在应对能源危机方面发挥着至关重要的作用。在自然界中,铀主要以各种氧化态(+2、+3、+4、+5 和 +6)的化合物形式存在,其中U(VI)离子在有氧环境中最稳定。然而,由于铀矿开采、核废料的不当处置或突发核事故,大量的U(VI)离子不可避免释放到环境中。由于其化学高毒性和长效放射性,即使微量接触U(VI)离子也很容易对人体健康造成潜在影响,如红细胞迅速减少、DNA 或 RNA 不可逆转的损伤、急性肾衰竭和其他疾病。开发有效的材料或简便的方法来监测潜在的U(VI)离子泄漏,以及吸附或去除环境中的U(VI)离子,对于维护人们的安全和促进核工业的可持续发展至关重要。

    (磷酸功能化磁性介孔二氧化硅的形貌、表面结构以及磁性性能研究)


    (磷酸功能化磁性介孔二氧化硅对铀酰离子吸附性能研究)


    (磷酸功能化磁性介孔二氧化硅对铀酰离子的荧光响应性能研究)


    (磷酸功能化磁性介孔二氧化硅对铀酰离子的吸附机理研究)

    研究基于前期实验结果和理论基础,提出出一种通用方法,用于合成一系列磷酸盐阴离子(如:PO43-、P2O74-、P3O105-和P6O186-)修饰的磁性介孔二氧化硅纳米颗粒(Fe3O4@mSiO2-Zn2+NPs)。磁性颗粒较大的介孔比表面积和丰富的磷酸基团为捕获U(VI)离子提供了强力的铀结合位点,其中三聚磷酸离子功能团修饰的磁性介孔二氧化硅纳米颗粒(Fe3O4@mSiO2-Zn2+/ P3O105-NPs)的吸附容量高达885.90 mg·g-1(298 K),远高于未改性或其他磷酸盐阴离子改性的磁性介孔二氧化硅纳米颗粒。同时,磷酸盐阴离子结合位点和介孔大比表面积极大地限制了U(VI)离子的荧光振动失活,吸附后的绿色荧光迅速增强(180秒内),从而实现对U(VI)离子的可视化检测,其最低检测限为4.5 nmol·L-1),远低于世界卫生组织(WHO)规定的饮用水标准。即使经过5次循环,该吸附剂仍能保持 80.21% 的原始吸附容量,在检测和去除海水中的U(VI)离子方面表现出优越性。上述研究成果为进一步开发集检测、吸附、除去等多功能材料提供了崭新的研究思路,有效维护突发情况下人们的生命与健康安全,促进核工业的可持续发展。

    论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389423025700

    (撰稿:张建 审核:韩新亚 张苒 黄敏)

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