Sonicated zeolitic imidazolate Framework-8 derived nanoporous carbon for efficient capture and reversible storage of radioiodine
Sonicated zeolitic imidazolate Framework-8 derived nanoporous carbon for efficient capture and reversible storage of radioiodine
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超声处理的沸石咪唑酯 Framework-8 衍生的纳米多孔碳，用于有效捕获和可逆储存放射性碘
DOI：
10.1016/j.jssc.2021.122218
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发表时间：
2021-04
影响因子：
3.3
通讯作者：
Yang Yi
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Miensah Elvis Djam;Chen Jiuyu;Gu Aotian;Wang Peng;Liu Ying;Gong Chunhui;Mao Ping;Chen Kai;Jiao Yan;Zhang Zongxiang;Yang Yi
碘在工业和生物体内的化学过程中起着重要作用。然而，放射性碘暴露具有威胁，如甲状腺癌对人类的威胁，当通过使用核技术，使用过的核燃料后处理和核事故释放到环境中时。它的捕获和储存对于保护工业应用，防止对人类健康的危害，同时防止环境破坏至关重要。在本文中，我们报告了使用来自ZIF-8的超声处理的大表面积纳米多孔碳的有效放射性碘捕获。该活性炭对环己烷溶液的吸附容量为1418 mgg-1，吸附动力学快，回收率高，重复使用率高。我们推断高吸附能力是由于大的表面积与微孔和中孔，OH-作为电子供体和氮的存在下，它强烈地与缺电子碘（I2）相互作用的存在下。此外，该过程最适合伪二阶模型和Freundlich模型，并具有Weber-Morris模型观察到的多重线性。由于其相对较低的成本，大的比表面积，易于制备，良好的再生和快速的动力学，所制备的多孔碳显示出作为放射性碘吸附剂的特殊前景。
Iodine plays a significant role in industry and in chemical processes within living organisms. However, radioiodine exposure possess threats such as thyroid cancer to humans, when released into the environment through using nuclear technology, used nuclear fuel reprocessing and nuclear accidents. Its capture and storage is critical to safeguard industrial applications, prevent harm to human health, while preventing environmental damage. Herein we report efficient radioiodine capture using a large surface area, nanoporous carbon derived from ultra-sonication of ZIF-8. The carbon exhibited high adsorption capacity of 434 wt% gravimetrically with reusability of 96% after 3 cycles, and 1418 mgg-1in cyclohexane solution with fast kinetics and high recoverability and reusability. We deduced the high adsorption capacity to be due to the large surface area with micro and mesopores, presence of OH-acting as electron donors and the presence of nitrogen, which interacts strongly with the electron-deficient iodine (I2). Moreover, the process best fits the pseudo-second-order and Freundlich models with multilinearity observed with Weber-Morris model. Because of its comparatively lower cost, large surface area, facile preparation, good regeneration and fast kinetics, the as-prepared porous carbon shows exceptional promise as radioiodine adsorbent.
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