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- 发布时间2024-01-05 11:59
- 发布人金彩集团
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莫斯科国立大学和库尔恰托夫研究所的俄罗斯科学家与来自瑞典和德国的同事一起，将石墨烯的吸附性能提高了15倍，从而提高了其从水中清除放射性核素的能力。
这项研发工作由一个国际专家小组完成，他们成功合成了分子结构存在特定缺陷的氧化石墨烯，并对其进行了表征。这些缺陷将材料的吸附性能提高了15倍。
库尔恰托夫研究所的一名研究员称，已经研究了氧化石墨烯对铀的吸附机理，以确定哪种合成方法可以获得最有效的材料。
这种化合物是用还原氧化石墨烯制备的，使用的是一种被称为“汉默斯法”的反应。作者利用爆炸性热分层工艺修改了这种生产氧化石墨烯的经典方法。结果，石墨烯的碳结构中出现了缺陷，这些缺陷“捕获”了重金属阳离子（即带正电荷的阳离子）。
在传统的氧化石墨烯中，碳原子的结构是由相连的六边形组成的平面（二维）“薄片”，氧位于其表面。在上述 “有缺陷”的氧化物中，氧对石墨烯的作用方式会造成许多不规则。铀阳离子的吸附是由于羧基被置于位于缺陷氧化石墨烯结构空隙边缘的氧原子上。氧化石墨烯的活性氧化会增加羧基的数量，从而提高其吸附性能。
这种新材料就是专门为增加缺陷数量而开发的。科学家利用功能强大的显微镜、X射线和光谱方法对其结构进行了详细研究。
包括氧化石墨烯在内的二维碳材料越来越多地应用于工业领域。托木斯克理工大学化学与生物医学技术研究学院副教授帕维尔-波斯特尼科夫说，现在这个课题是科学界发展最快的课题之一，研究人员正在寻找这种材料的新应用。
俄罗斯国立科技大学无机纳米材料研究实验室的主要研究员帕维尔-索罗金说，与生产成本高昂的石墨烯不同，氧化石墨烯的合成非常简单。
洛巴切夫斯基大学物理系理论物理教研室高级研究员安东-科纳科夫副教授说，所提出的获取这种物质的方法很容易扩大，可用于大规模生产用于水净化的氧化石墨烯。
圣彼得堡电工大学物理化学系副教授维亚切斯拉夫-阿尔米亚舍夫说，这项新工作是作者们研究氧化石墨烯吸附能力工作的合理延续，在这项研究中发现，边缘羧基对含有放射性核素的离子有很高的吸附能力。研究人员开发出了一种制造高缺陷氧化石墨烯的技术，以增加吸附中心的数量，他们之前的假设得到了证实。
英国核退役管理局（NDA）也认识到了石墨烯技术在帮助其实现遗留核场址退役和清污方面的潜在价值，认为石墨烯的一些新特性和石墨烯化合物可能会让这种材料在退役治理方面有广泛的应用空间。NDA目前已经在其官方网站发布题为《石墨烯及其相关化合物在核退役管理局退役任务中的潜在应用》（The Potential Applications of Graphene (and Related Compounds) Relevant to the NDA’s Decommissioning Mission）的报告。报告回顾了目前学术界和行业对石墨烯的研究，识别当前研究与NDA研发需求间的关系，主要章节包括石墨烯与核退役相关的特性、石墨烯研究领域、石墨烯研究领域与NDA退役研发需求间的关系；石墨烯在核退役应用中的局限等。
来源：核环保知识局
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