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核能是一种高效清洁的能源,然而接连发生的核电事故,导致人们谈核色变。放射性碘是核事故发生时的必然产物之一,为了防止其对人类和环境造成危害,需要对放射性碘进行快速有效的吸附。本文选取一种具有极大比表面积、孔道可调性和良好稳定性的金属有机骨架材料MIL-101作为基体材料,通过掺杂铜纳米颗粒和刻蚀两种手段对其进行改性,并考察改性前后材料的结构和形貌及其对I2的吸附性能。(1)利用水热法合成了 MIL-101,通过DMF和无水乙醇纯化后,其BET比表面积高达3134 m2/g。利用XRD、SEM等表征手段测试了样品的结构和形貌,结果表明MIL-101的晶体为八面体结构,分散性良好,尺寸均一。MIL-101对12具有良好的吸附性能,对气态12和环己烷中12的饱和吸附量分别约为302 wt%、385 mg/g。此外,MIL-101对I2的吸附属于物理吸附,对I:具有良好的可逆吸附性能,在五次吸附循环后保持60%的吸附量。(2)为了提高MIL-101对I2的吸附性能,将铜纳米颗粒掺杂进MIL-101,合成了Cu/MIL-101复合材料。通过SEM、XRD、EDS、TEM和ICP等表征手段对所得样品进行测试,结果表明基体材料MIL-101的结构和形貌在铜纳米颗粒掺杂量较低时无明显变化,但是当掺杂量较高时,部分MIL-101的晶体结构崩塌。此外,MIL-101的BET比表面积和孔容会随着铜纳米颗粒掺杂量的增加而减小。铜纳米颗粒的掺杂提高了吸附剂的静电式梯度,从而提高了吸附剂对I2的静电作用力,使吸附剂对I2的饱和吸附量分别提高到约342wt%、432mg/g。此外,与MIL-101相比,Cu/MIL-101复合材料不仅具有对I2的可逆吸附性能,还具有更优异的吸附循环性,在前三次吸附循环中均保持90%以上的吸附量。(3)为了提高MIL-101对I2的吸附性能,利用刻蚀法对MIL-101的孔道结构进行处理。刻蚀后,MIL-101的晶体表面变得粗糙。此外,刻蚀对MIL-101的结构和稳定性没有明显的影响,但是使其比表面积减小和孔容增大。根据碘-苯吸附理论,孔容增大使得更多的苯环裸露,从而提供了更多的吸附位点,使吸附剂对气态I2的饱和吸附量提高到约371 wt%。又因为氢离子刻蚀,提高了吸附剂的疏水性,使吸附剂对环己烷中I2的饱和吸附量提高到约980 mg/g,相较于MIL-101,提高了 155%。此外,与MIL-101相比,ED/MIL-101不仅具有良好的可逆吸附性能,针对低浓度的碘溶液还可以实现完全吸附。