宁大星空在线,星空在线(中国)微纳系统表面物理团队

在《Nature Communications》发表论文

2022年11月26日，我院微纳系统表面物理团队联合浙江农林大学、华东理工大学、浙江省辐射监测重点实验室、扬州大学、中科院温州研究院在《Nature Communications》（IF：17.7，双一区TOP）杂志上发表了题为《Unexpectedly efficient ion desorption of graphene-based materials》的研究论文。研究提出了一种简单、方便、消耗低的离子脱附方法。

吸附分离技术是离子高效萃取、浓缩和纯化的最有效、最经济的分离方法之一。由于阳离子与石墨烯基材料之间存在强的离子表面吸附，通常会导致吸附在吸附剂上的离子由于强的阳离子-π相互作用而难以脱附。传统的脱附方法需要消耗高浓度的盐酸或氢氧化钠溶液，且对高价金属离子的脱附往往无效或缓慢。此外，传统方法不能用于处理一些性能优越的功能性石墨烯基材料，如磁性氧化石墨烯(M-GO)。因此，目前基于石墨烯基材料实现离子脱附仍然是一个挑战。

该研究发现通过添加极少量的铝离子Al³⁺，实现了高价金属阳离子在M-GO上的快速和高效脱附。与传统的脱附法相比，相应的Al³⁺浓度降低了至少250倍。典型的放射性和二价离子Co²⁺、Mn²⁺和Sr²⁺的脱附率在1分钟内分别达到了99.9 ± 0.1%, 97.0 ± 2.1%, and 98.3 ± 2.6%。更重要的是，该研究实现了放射性⁶⁰Co的有效富集，并使浓缩⁶⁰Co溶液的体积比初始溶液减少了约10倍。值得注意的是，研究发现吸附在M-GO上的Al³⁺离子可以通过加入少量NH₃·H₂O实现有效脱附，从而在不影响M-GO吸附效率和磁性性能的情况下，实现M-GO的循环利用。此外，通过量子化学计算发现石墨烯与Al³⁺之间的相互作用强于与二价离子的相互作用，从而导致对铝离子的吸附能力优于其他二价离子。

宁波大学为第一完成单位，我院物理学22级博士生夏新明为文章第一作者，陈亮教授为共同通讯作者。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-022-35077-9