近日，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所李家星課題組基于對(duì)等離子體改性材料的研究，應(yīng)用低溫等離子體方法成功設(shè)計(jì)合成了氨基功能化的鱗片石墨材料，實(shí)現(xiàn)對(duì)U(VI)的高效富集。相關(guān)研究成果發(fā)表在美國(guó)化學(xué)會(huì)環(huán)境類(lèi)核心期刊ACS Sustainable Chem. Eng., Article ASAP上。低溫等離子體方法在改性材料方面具有許多優(yōu)勢(shì)，如環(huán)境友好、處理材料方便、不會(huì)產(chǎn)生二次污染。而鱗片石墨作為最穩(wěn)定的碳同素異構(gòu)體之一，不僅來(lái)源廣泛而且比表面積大，具有獨(dú)特的“三明治”結(jié)構(gòu)。課題組應(yīng)用低溫等離子體方法將氨基修飾到鱗片石墨上，實(shí)現(xiàn)對(duì)U(VI)的高效富集。此外，隨著對(duì)鱗片石墨等離子體處理的時(shí)間越長(zhǎng)，氨基功能化的鱗片石墨對(duì)U(VI)的富集效果越好。原因在于隨著等離子體處理時(shí)間的增加，鱗片石墨表面的氨基數(shù)目以及活性位點(diǎn)均會(huì)相應(yīng)增加，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)U(VI)的高效富集。該方法具有成本低、效率高、環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)，在水污染處理領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　另外，課題組利用低溫等離子體方法成功將富勒烯C60嫁接到碳納米管表面。相關(guān)研究成果發(fā)表在英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)RSC Advances (RSC Adv., 2017, 7, 21124-21127)。近年來(lái)，用于合成類(lèi)似結(jié)構(gòu)碳納米材料(Carbon Nanobud)的方法大多僅限于高溫下的氣相沉積法，該方法反應(yīng)條件苛刻，產(chǎn)率不高。該課題組利用低溫等離子體活化碳納米管和C60表面的碳原子從而使兩者發(fā)生加成反應(yīng)，形成以碳碳鍵連接的C60-CNTs碳納米材料。該方法為合成新型C60-CNTs碳納米材料開(kāi)辟了一個(gè)新思路。同時(shí)，此復(fù)合材料有望用于碳納米管連接的前驅(qū)體材料，從而能夠進(jìn)一步應(yīng)用到電子領(lǐng)域。

　　鑒于所在團(tuán)隊(duì)在低溫等離子體化學(xué)方面取得的研究成果，該課題組受邀撰寫(xiě)了關(guān)于應(yīng)用等離子體修飾材料并將其用到水污染處理的綜述文章，發(fā)表在等離子體應(yīng)用期刊Plasma Processes and Polymers（Plasma Process Polym., 4 APR. 2017, online）上。該文章對(duì)應(yīng)用等離子體方法改性材料表面作了系統(tǒng)概括，重點(diǎn)包括等離子體技術(shù)的概述，等離子體技術(shù)在改性材料上的應(yīng)用，并將其應(yīng)用到水污染處理的研究成果，以及對(duì)等離子體技術(shù)進(jìn)一步應(yīng)用到材料修飾方面進(jìn)行了展望。

　　以上研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金資金、環(huán)保部公益項(xiàng)目資助。

等離子體改性鱗片石墨并用于U(VI)吸附的機(jī)理圖