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图 1. (a) ζ 电位、(b) 分散性、(c) 接触角、(d) FTIR 光谱、(e) 测量 XPS 光谱、(f) C 1s 的高分辨率 XPS 光谱、(g) N 1s 的高分辨率 XPS 光谱和 (h) 合成碳的 Cl 2p 的高分辨率 XPS 光谱。
图 2. (a)TEM 和(b)FE-SEM 图像、(c)XRD 图案、以及(d)合成碳的 N2 吸附-解吸等温线。
图3. (a)吸附剂用量、(b)溶液pH值、(c)共存离子对去除程度的影响。(d)PFOS和(e)PFOA吸附容量比较.
图 4. (a) 乙醇和 0.01 M NaCl 混合物中 PFOA 和 PFOS 的解吸情况,(b) QACN 用于去除 PFOS 的可重复使用性,以及 (c) QACN 用于去除 PFOA 的可重复使用性。
主要发现
本研究的创新之处在于首次提出了使用等离子体溶液过程在液体界面生成阳离子掺杂碳材料的简单一步法,并验证了该材料在去除顽固全氟化合物(PFOS和PFOA)方面的高效性。相比传统的碳基吸附剂(吸附容量在80-313 mg/g之间),该方法合成的QACN对PFOS和PFOA的吸附容量分别达到了998.45 mg/g和889.37 mg/g。通过实验和密度泛函理论(DFT)计算,研究表明这种增强的吸附性能主要来源于材料中引入的季铵阳离子,这些阳离子提供了强吸引力,与PFOS和PFOA分子中的负性位点形成了稳定的化学键。此外,研究还发现QACN的良好分散性有助于增加其与污染物之间的接触机会,从而进一步提升了吸附效率。这些发现为开发高效、简单、绿色的环境修复吸附材料提供了新的技术路径。
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