“编者在24年8月31日文献情报中关注到天津大学化工学院汪洋课题组研究发现N, S共掺杂生物炭对锌离子的高效选择性去除，特邀请该团队为本公众号撰写了研究亮点，希望该研究成果能给关注者启发，从中获得灵感，促进天然有机质研究工作的开展。”
导读
随着工业废水处理需求的日益增长，锌离子（Zn2+）的去除成为一项重要挑战。电镀、涂料、化妆品等多种行业会产生含锌废水，且锌离子常与其他离子如钠离子（Na+）、铬离子（Cr3+）和镍离子（Ni2+）共存，因此开发高效且选择性的去除技术至关重要。电容去离子（CDI）技术因其环境友好和高效能的特点，成为处理含锌废水的一种有前景的方法。
▲摘要图
本研究旨在通过开发N, S共掺杂生物炭(NSBc)，提升对锌离子的去除效率和选择性。生物炭作为一种低成本、可再生且易于改性的材料，在电容去离子领域展现出巨大潜力。N, S元素共掺杂可引入丰富的功能基团和缺陷位点，增强生物炭的锌离子吸附能力和选择性，通过原位拉曼光谱和DFT计算进行了验证。
研究结果表明：如图1所示，由于比表面积和缺陷比的增加引入更多吸附位点，NSBc在单一NaCl与ZnCl2溶液中均具有显著高于原始生物炭的离子吸附容量与吸附速率。在Zn2+/Na+摩尔比为1:1与3:1的混合溶液中，NSBc展现出更高的Zn2+吸附量且不随Na+浓度改变，证明了NSBc对Zn2+具有高选择性。
▲图1 生物炭在单一与混合溶液中的离子测试（来源：ScienceDirect）
▲图2 原始生物炭与共掺杂生物炭在1 mM NaCl与1 mM ZnCl2混合溶液中的原位拉曼光谱（来源：ScienceDirect）
利用DFT计算评估NaCl与ZnCl2在N, S掺杂石墨上的吸附能，考虑基础平面、锯齿边缘与扶手边缘三种不同掺杂位置以及溶剂效应对吸附能的影响。如图3，结果显示N, S掺杂显著增强了Zn2+的吸附强度，而对Na+的吸附影响较小。其中N掺杂的位点显示出对Zn2+更高的吸附能，S掺杂位点同样促进了Zn2+的吸附。
▲图3 DFT结果示意图（来源：ScienceDirect）
[4] D. Deng, M. K. Luhasile, H. Li, Q. Pan, F. Zheng, Y. Wang*, A novel layered activated carbon with rapid ion transport through chemical activation of chestnut inner shell for capacitive deionization, Desalination, 2022, 531, 115685.
联系作者:
通讯作者：汪洋，副教授，天津大学，Email：yangwang2017@tju.edu.cn
扩展阅读
本文编辑：谷婷婷
本文审订：何伟
| 版权申明：本公众号为非盈利性新媒体，所刊载文章版权属于原作者及相关出版商所有，如发生侵权行为，请及时与公众号编辑联系，我们会与原作者、相关出版机构协商解决。 |
关注环材有料视频号，提供会议、讲座等直播服务！
微信加群：
环材有料为广大环境材料开发研究领域的专家学者、研发人员提供信息交流分享平台，我们组建了环境材料热点领域的专业交流群，欢迎广大学者和硕博学生加入。
进群方式：扫下方二维码添加小编为好友，邀请入群。请备注：名字-单位-研究方向。
扫二维码添加小编微信，邀请入群，获得更多资讯
