金屬研究所：MXene- 碳納米管複合膜從金溶液中回收金子

2020-10-03 材料分析與應用

本文要點：

一種簡單的方法來製備高度穩定的Ti3C2TxMXene-CNT複合膜，被用作從極低濃度的溶液中回收貴金屬的過濾膜。


成果簡介

貴金屬由於其獨特的物理和化學性質，在許多領域的應用越來越廣泛，如印刷電路板、催化劑和靶向藥物，但其回收仍然是一個巨大的挑戰。本文，中國科學院金屬研究所劉暢教授課題組在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊發表名為「MXene-Carbon Nanotube Hybrid Membrane for Robust Recovery of Au from Trace-Level Solution」的論文，研究提出一種三明治結構Ti3C2TxMXene/碳納米管複合膜，其中CNT隔離並支撐MXene片層。該複合膜顯示出優異的捕獲貴金屬離子的能力，並且具有高通量。膜的水滲透性達到437.6 L m –2h –1bar–1（2.46×10 –18m2），約為純Ti3C2Tx的 202倍，並能從極低金濃度20 ppm溶液中捕獲99.8％ 的金（III）。Ti3C2Tx–CNT薄膜理想的貴金屬捕獲能力是由於C–Ti–OH的高氧化還原活性所致。這項工作為回收廢水中的貴金屬離子提供了借鑑。

圖文導讀

圖1.（a）Ti 3 C 2 T x，CNT和Ti 3 C 2 T x -50 CNT懸浮液的照片，顯示廷德爾在膠體溶液中的散射。（b）矽晶片上的Ti 3 C 2 T x納米片的AFM圖像，（c）Ti 3 C 2 T x納米片的TEM圖像，以及（d）單個Ti 3 C 2 T x納米片的TEM圖像。


圖2. Ti 3 C 2 T x，Ti 3 C 2 T x -50 CNT和CNT的（a-c）光學圖像，（d-f）表面和（g-i）截面SEM圖像膜。


圖3.（a）Ti 3 C 2 T x -CNT雜化膜的Au（III）截留率和滲透率。（b–d）Ti 3 C 2 T x -Au，Ti 3 C 2 T x -50 CNT-Au和CNT-Au膜的SEM圖像。


圖4.（a）Ti 3 C 2 T x -50 CNT和Ti 3 C 2 T x -50 CNT-Au的XRD圖譜。（b）在Ti 3 C 2 T x -50 CNT 上收集的Ti 2p的XPS光譜。（c）在Ti 3 C 2 T x -50 CNT-Au 上收集的Ti 2p的XPS光譜。（d）在Ti 3 C 2 T x -50 CNT-Au 上收集的Au 4f的XPS光譜。


圖5.（a）Ti 3 C 2 T x -50 CNT-Au膜的橫截面SEM圖像（Au納米顆粒以假色突出顯示）。（b）Ti3 C 2 T x -50 CNT-Au膜的3D XRT圖像。（c）顯示Ti 3 C 2 T x -CNT雜化膜排斥Au（III）的氧化還原反應機理的示意圖。

小結

綜上所述，本文提出一種簡單的方法來製備高度穩定的Ti3C2TxMXene-CNT複合膜，被用作從極低濃度的溶液中回收貴金屬的過濾膜。MXene-CNT膜具有437.6 L m –2h –1bar –1（2.46×10 –18m2）的極高滲透性，在捕獲極低濃度的貴金屬離子方面顯示出巨大的優勢。這項工作為回收貴金屬的膜材料設計和製備提供了一種新方法


文獻：

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