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            等離子體修飾碳納米管在污染物處理方面取得進展

            2016-12-02

                  低溫等離子改性接枝是一種處理時間短、不產生化學污染、不破壞材料的整體體積結構、僅僅改變材料表面性能的處理技術。近年來,等離子體所“低溫等離子體應用研究室”陳長倫、邵大冬、胡君、王祥科等所在的課題組利用低溫等離子體技術對碳納米管進行表面修飾改性組裝,克服了碳納米管的難溶性帶來的制約等問題,大為提高了其實際應用程度。

              該課題組在用低溫等離子體技術對碳納米管進行改性組裝后,將其應用于環境污染物檢測和治理研究方面,取得了一系列成果。

              一是分別利用Ar/H2O,Ar/NH3,Ar/O2微波等離子體對碳納米管進行表面處理,使其表面引入含氧、含氨基等功能基團,提高了碳納米管的親水性和分散性,使其可制備納米溶液。這些經過處理的(表面修飾的)功能化材料對改善碳納米管在生物、環境污染物吸附等方面,具有很好的應用前景。部分研究結果發表在Applied Physics Letter (2010, 96, 131504); Carbon (2010, 48, 939-948); The Journal of Physical Chemistry C (2009, 113, 7659-7665); Diamond & Related Materials (in press);并受邀請在國際會議上做2次口頭報告。

              二是利用N2射頻等離子體對碳納米管表面進行活化處理,然后接枝上有機單體和天然高分子材料,制備碳納米管/有機物復合材料。等離子體制備的復合材料表面具有各種功能基團,這些功能基團對持久性有機污染物(POPs)、有毒有害的重金屬離子、放射性核素具有強的吸附、絡合能力,因而提高了復合材料對污染物的吸附能力。部分研究結果發表在The Journal of Physical Chemistry B (2009, 113, 860-864); Chemosphere (2010, 79, 679-685); Plasma Processes and Polymers (in press,并被選為封面)。

              三是碳納米管由于尺度小,使其在吸附處理有機/無機污染物后,在回收和循環利用納米材料方面具有很大的難度。采用傳統的離心法需要高的轉速,過濾法易導致過濾膜堵塞,如果吸附污染物的碳納米管進入環境,會產生二次污染。針對上述問題,該課題組采用溶膠—凝膠法,首先在碳納米管上組裝上鐵氧化物,然后利用N2射頻等離子體對碳納米管/鐵氧化物表面進行活化處理,接枝上有機單體和天然大分子材料,制備出磁性多重復合納米材料,該磁性復合納米材料不僅具有高的吸附性能,且磁分離技術可以簡單方便地把磁性復合納米材料從溶液中分離出來,解決了固液分離的難題,同時可以大量的應用到實際工作中。部分相關研究成果發表在Environmental Science and Technology (2009,43,2362-2367);Journal of Hazard Material (2009,164, 923-928); Journal of Physical Chemistry B (jp-2009-11424k)。

              該工作得到了國家自然科學基金,科技部973重大研究計劃“面向持久性有毒污染物痕量檢測與治理的納米材料應用基礎”,中科院合肥物質科學研究院重大項目,合肥研究院人才項目和火花項目,中科院新型薄膜太陽能電池重點實驗室基金等經費的支持。

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