微/納米結(jié)構(gòu)材料是通過納米結(jié)構(gòu)單元(如納米管、納米片及納米顆粒等)按照一定的規(guī)律組裝成的材料。中科院合肥物質(zhì)科學研究院固體所科研人員利用其結(jié)構(gòu)的特殊性,合成出具有吸附性能的硅酸鎂空心球。結(jié)果表明,制備具有微/納米結(jié)構(gòu)的吸附材料能夠極大地提高其吸附效果,為下一步開展針對持久性污染物的治理工作奠定了材料基礎(chǔ)。相關(guān)研究結(jié)果申請了中國發(fā)明專利,撰寫的論文發(fā)表在《歐洲化學》上(Chem. Eur.J. 2010, 16: 3497-3503)。
微/納米結(jié)構(gòu)材料在微觀組成單元上具有納米結(jié)構(gòu),保持了納米材料的特性,即高比表面積和高反應活性等;宏觀尺度達到微米量級,克服了納米材料結(jié)構(gòu)不穩(wěn)、易團聚的不足;同時納米結(jié)構(gòu)單元構(gòu)筑成的微/納米結(jié)構(gòu)材料,單元與單元之間存在孔洞或通道,有助于吸附質(zhì)進入其內(nèi)部,提高材料的吸附性能,是一類具有高效治污特性的新型納米材料。
固體所研究人員基于微/納米結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性,并考慮到其作為吸附劑時應避免對環(huán)境造成的二次污染(金屬硅酸鹽與環(huán)境具有友好和相容性)。研究人員基于SiO2膠體球的弱堿侵蝕反應策略,合成了多種多孔硅酸鹽空心球,克服了傳統(tǒng)硅酸鹽礦石比表面積小、吸附能力低的缺點。相關(guān)的系列成果發(fā)表在《化學通訊》、《材料化學》、《納米科學與技術(shù)》及《納米技術(shù)》雜志上(Chem. Commun. 2008, 48, 6555-6557, J. Mater. Chem. 2009, 19, 2253-2258, J. Nanosci. & Nanotech. 2009, 9, 4820-4825, Nanotechnology 2009, 20, 155604)。最近又在此基礎(chǔ)上,研究人員通過調(diào)控反應條件,最終合成了具有高比表面積的微/納米結(jié)構(gòu)的硅酸鎂空心球(521 m2g-1),初步考察其對有機染料分子和重金屬離子的吸附性能時,發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)物對亞甲基藍和鉛離子的吸附量分別達到207 mgg-1和300 mgg-1,比處理過的海泡石的吸附量(68 mgg-1和94 mgg-1)要高很多,而且可以通過煅燒將吸附的有機染料分子除去,再生后的產(chǎn)物仍表現(xiàn)出很強的吸附能力。
這項工作得到納米研究重大科學研究計劃(No.2007CB936604)和研究院人才基金項目的資助。