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研究人員將帶電石墨烯泡沫作為 "鈾磁"用于水凈化

2021-08-06
來(lái)源:光電資訊
關(guān)鍵詞: 石墨烯 鈾磁 水凈化

  還有什么是石墨烯做不到的嗎?麻省理工學(xué)院的研究人員通過(guò)用氧化石墨烯泡沫制作一個(gè)可重復(fù)使用的過(guò)濾器,像磁鐵一樣吸住鈾,有效地將放射性元素從飲用水中吸走,為這種神奇的材料找到了另一種用途。

  鈾可以從巖石中的天然沉積物,或通過(guò)核電站或采礦作業(yè)的廢物滲入供水。一旦進(jìn)入水中,肉眼是看不到的,不需要很高的劑量就能開(kāi)始對(duì)人類健康造成傷害。

  而氧化石墨烯泡沫被發(fā)現(xiàn)非常適用于從水中吸出鈾,按照美國(guó)環(huán)保局EPA的標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)過(guò)處理后的水在幾小時(shí)內(nèi)就可以達(dá)到飲用級(jí)別。更妙的是,這種泡沫可以被清洗并重復(fù)使用多次而不失去其效率。

  為了讓這種材料發(fā)揮作用,首先需要將電荷送入泡沫。這將分裂它周圍的水并釋放氫氣,從而增加其pH值。

  這反過(guò)來(lái)又誘發(fā)了一種化學(xué)變化:將鈾離子吸引到泡沫的表面。研究小組發(fā)現(xiàn),鈾實(shí)際上正在結(jié)晶為一種先前未知的氫氧化鈾形式。氧化石墨烯泡沫能夠捕捉大量的污染物,一旦收集到足夠多的污染物,只需扭轉(zhuǎn)電荷就能輕松地將其移除,使其直接滑落。然后泡沫就可以被重新使用。

  這項(xiàng)研究的首席研究員Ju Li說(shuō):“每次使用時(shí),我們的泡沫可以捕獲四倍于其自身重量的鈾,也就是每克材料實(shí)現(xiàn)4000毫克的鈾提取能力,這比其他方法有很大的改進(jìn)。我們還在可重復(fù)使用性方面取得了重大突破,因?yàn)榕菽梢越?jīng)歷七個(gè)清洗周期而不失去其提取效率。”

  該團(tuán)隊(duì)表示,該方法成本低,可以沿著水基礎(chǔ)設(shè)施的不同階段實(shí)施。這種過(guò)濾器也有可能被改造成針對(duì)其他重金屬污染物,如鉛、汞和鎘。該研究發(fā)表在《先進(jìn)材料》雜志上。




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