金属辐照还原

1、课题工作报告课题工作报告 碳材料的碳材料的 吸附性能吸附性能 应用前景应用前景 金 属 离 子金 属 离 子 的 辐 照 还的 辐 照 还 原原 介质的选介质的选 择择 金属生长规金属生长规 律律 （A） 碳材料对金属离子的吸附及碳材料对金属离子的吸附及辐照还原辐照还原 碳材料 吸附吸附 吸附饱和 的碳材料 还原还原 介质介质 辐照辐照 分离 金属粒子 复合材料 其他 还原性介质 惰性介质 金属离子 碳材料金属单质 循环循环 吸附的特点 重金属在相同碳材料中的饱和吸附量有着极为相似的规律，其重金属在相同碳材料中的饱和吸附量有着极为相似的规律，其 吸附能力的强弱一般为：吸附能力的强弱一般为： 氧

2、化石墨对各种金属离子的吸附氧化石墨对各种金属离子的吸附改性碳纤维对各种金属离子的吸附改性碳纤维对各种金属离子的吸附 碳材料对金属离子的吸碳材料对金属离子的吸 附附 PbPb2+ 2+Cu Cu2+ 2+Ni Ni2+ 2+Cd Cd2+ 2+Zn Zn2+ 2+ 碳材料对金属离子的吸碳材料对金属离子的吸 附附 碳材料碳材料的的处理处理 为提高碳材料的吸附能力达到所需要求通常对其进为提高碳材料的吸附能力达到所需要求通常对其进 行处理，例如：行处理，例如： 多孔碳材料多孔碳材料：以酚醛树脂作为碳源通过活化法、碳 化凝胶法以及模板法制备得一类具有发达的孔隙、极高 比表面积的碳材料。 碳材料的功能化碳

3、材料的功能化：对碳材料进行改性或接枝聚合物， 依此提高碳材料上具有吸附能力的基团，官能团与金属官能团与金属 离子会产生络合作用以及静电吸附效应，使之对重金属离子会产生络合作用以及静电吸附效应，使之对重金属 离子产生很强的吸附能力。离子产生很强的吸附能力。 （A） 碳材料 吸附吸附 吸附饱和 的碳材料 还原还原 介质介质 辐照辐照 分离 金属粒子 复合材料 其他 还原性介质 惰性介质 金属离子 碳材料金属单质 循环循环 所存在的不足所存在的不足 现阶段的研究主要采用酸洗脱的方法来解吸碳材料上的重金 属。但由于原位生长的金属离子与碳材料之间存在较高的界面结 合强度。进而使金属颗粒的剥离带来较高的难

4、度，回收不彻底。 并且洗脱洗脱富集后的重金属富集后的重金属浓度较低，浓度较低，仍无法直接进入冶炼程序仍无法直接进入冶炼程序。 由于还原性高活性中间体的存在，致使金属离子被还原的同 时，部分具有吸附能力的氧化基团也会相应降解，会在一定程度 上降低吸附性碳材料的重复使用能力。 金属颗粒的分离 碳材料的循环使用 将碳纳米管与各种一维的金属纳米粒子复合可 以提高导电性能用以制备导电功能材料导电功能材料 在石墨基片表面支撑金属纳米线可用于制备生 物、化学传感器传感器 利用碳材料的稳定特性，可作为贵金属的载体 应用到工业催化剂领域工业催化剂领域 关键： （A） 碳材料 吸附吸附 吸附饱和 的碳材料 还原还

5、原 介质介质 辐照辐照 分离 金属粒子 复合材料 其他 还原性介质 惰性介质 金属离子 碳材料金属单质 循环循环 现研究多以正辛醇、异丙醇、水、苯胺等试剂作为水合电子 的供应者和自由基清除剂，通过 射线的辐照使Ag+、Cu2+、Zn2+、 Ni2+、Pb2+、Au3+等金属离子还原为金属纳米颗粒。 射线还原的根本原因在于它能使介质发生电离和激发,生成一 系列的高活性还原中间体进而还原重金属离子。 辐照还原的 辐照还原的 但是，这一系列的辐照还原反应均是在液相中进行，所使用的辐但是，这一系列的辐照还原反应均是在液相中进行，所使用的辐 照剂量一般大于照剂量一般大于20KGy20KGy，造成了巨大的

6、能量损失，造成了巨大的能量损失, ,使辐照还原的成使辐照还原的成 本居高不下，给工业批量化处理带来巨大障碍。本居高不下，给工业批量化处理带来巨大障碍。 碳基碳基/重金属复合材料的应用存在的问题重金属复合材料的应用存在的问题 纳米金属颗粒的分散性，晶粒的大小，晶型，以及 晶格缺陷都会对其功能产生影响。如： 为使环己烷的催化脱氢反应达到最好的效果。不 仅需要催化金属原子原子的间距处于0.249-0.277的尺 寸与之匹配，还需要催化金属的晶格的最外层面网具 有对称性。 但是目前辐照还原的研究多集中于在液相中的单一金属纳米但是目前辐照还原的研究多集中于在液相中的单一金属纳米 颗粒的尺寸变化规律。而在

7、颗粒的尺寸变化规律。而在辐照条件下金属晶格缺陷的研究以及辐照条件下金属晶格缺陷的研究以及 金属颗粒结构相变的研究鲜有报道。金属颗粒结构相变的研究鲜有报道。辐照条件下金属纳米颗粒的辐照条件下金属纳米颗粒的 生长演变规律不完善。生长演变规律不完善。 气态介质条件下的金属辐照还原气态介质条件下的金属辐照还原 沸点低，低剂量的辐照下能够产生足够的还沸点低，低剂量的辐照下能够产生足够的还 原活性物质原活性物质 对金属纳米粒子尺寸的影响对金属纳米粒子尺寸的影响 陈家富课题组利用石墨烯基的聚丙烯酰胺复合材料在质子 性溶剂水中溶胀，而在非质子性溶剂中收缩的特性将金纳米颗 粒引入到复合材料中，依此控制其纳米颗粒

8、的尺寸 在不同的辐照介质中成功对多壁碳管的壁间距进行了调控，在不同的辐照介质中成功对多壁碳管的壁间距进行了调控， 分别在空气和环氧氯丙烷中减小和增加了多壁碳纳米管的壁间分别在空气和环氧氯丙烷中减小和增加了多壁碳纳米管的壁间 距。距。 二：探究金属离子在气相介质中的辐照还原生长规律 1 辐照条件下的晶格畸变 射线对金属离子的辐照会产生间接的电离损耗进而引起金 属晶体的畸变，即使纳米材料的晶格发生膨胀或收缩，进而进而 影响到纳米材料的性质。 2 辐照对金属晶型的影响 纳米金属颗粒的生长驱动力直接来源于晶体表面能的降低， 而此过程直接受晶粒表面反应，溶致扩散和生长场环境的影响。 纳米金属颗粒的 在极端的条件（高温、高压、辐射）下，金属颗粒可能会 发生结构相变。 杨晓红等人对阳极弧放电等离子体技术制备的