當(dāng)前我國正處在經(jīng)濟的迅速增長期,,伴隨著經(jīng)濟活動的過程,,環(huán)境污染也在同步增長,如大量化工企業(yè)的排污和農(nóng)藥化肥的施用等,使得各地相繼出現(xiàn)了嚴(yán)重的污染事件,,土壤污染問題在日益顯現(xiàn),土壤污染面積在逐年增加。而一般的環(huán)境污染,不管是空氣中的鉛,、汞,還是污水里的鎘,、砷,,在逐漸沉淀之后,最后都會造成土壤污染,。然而,,科技工作者迄今還沒有找到一種既經(jīng)濟、有效,又適合大規(guī)模土壤(場地)治理的修復(fù)模式,,大多還處于實驗室探索階段,。
中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理所納米材料研究室的科研人員最近研發(fā)出一系列兼具納米尺度材料強吸附性、高比表面積和高活性以及微米尺度材料抗團聚,、易分離和可穩(wěn)定循環(huán)利用等特性的新型微/納結(jié)構(gòu)材料,,為重金屬污染土壤的滲透墻反應(yīng)修復(fù)等技術(shù)提供了新型吸附劑和投料。
這種微/納結(jié)構(gòu)材料是通過納米尺度單元(如納米管,、納米片及納米顆粒等)按照一定的規(guī)律組裝成的微米尺度結(jié)構(gòu)材料,,既保持了納米材料高比表面積與強的吸附特性的優(yōu)點,又克服了納米材料在使用時結(jié)構(gòu)不穩(wěn),、易團聚的不足�,?蒲腥藛T通過以下方法獲得了不同的微/納結(jié)構(gòu)材料:
一是基于結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)劑的水熱法,,獲得系列新型微/納結(jié)構(gòu)材料。如:采用乙二胺導(dǎo)向劑合成了蜂巢紡錘狀的ZnO微/納結(jié)構(gòu)材料(Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 1047-1056),,采用乙二醇誘導(dǎo)劑合成了多孔ZnO片狀微/納結(jié)構(gòu)材料(J. Mater. Chem., 2010, 20, 8582-8590)等,。
二是基于模板-侵蝕策略,合成了系列微/納結(jié)構(gòu)空心球,。如:硅酸鎳微/納結(jié)構(gòu)空心球,,在酸溶液處理的情況下可得到多孔氧化硅空心球,在還原性氣氛下可得到鎳與氧化硅復(fù)合的微/納結(jié)構(gòu)空心球的普適方法(Langmuir, 2010, 26(18), 14830-14834),。相關(guān)的系列成果如硅酸銅和硅酸鎂等發(fā)表在《化學(xué)通訊》,、《歐洲化學(xué)》、《納米科學(xué)與技術(shù)》及《納米技術(shù)》等雜志上,,并申請了相關(guān)的國家發(fā)明專利,。
類似地,以金屬/金屬氧化物芯殼結(jié)構(gòu)微球為模板進行弱酸侵蝕,,可獲得氧化物空心球,。如:Zn/ZnO芯殼結(jié)構(gòu)微球,在弱酸(如酒石酸)的選擇性侵蝕下,,可得到ZnO空心球,;在含有金屬離子的弱酸侵蝕下,可得到組裝有金屬納米顆粒的ZnO空心球,;在含有兩種金屬離子的弱酸刻蝕情況下,,可得到組裝有兩種金屬納米顆粒的ZnO空心球,相關(guān)結(jié)果發(fā)表在美國化學(xué)會ACS Nano雜志上(ACS Nano, 2008, 2(8), 1661-1670),。
三是提出基于有機功能團/金屬之間的弱絡(luò)合作用的新型復(fù)合纖維的設(shè)計思路,,利用電紡技術(shù),獲得了系列有機/無機復(fù)合微/納結(jié)構(gòu)多孔纖維,相關(guān)結(jié)果發(fā)表在英國化學(xué)會《材料化學(xué)雜志》上(J. Mater. Chem., DOI: 10.1039 /C0JM02334E),。
上述各種微/納結(jié)構(gòu)材料適合工程化合成,,條件溫和、簡單,、可控,適宜在土壤重金屬污染治理中作為反應(yīng)滲透墻及包施技術(shù)很好的吸附劑材料,,這些研究結(jié)果為下一步針對土壤中持久性污染物的治理工作奠定了材料基礎(chǔ),。
中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理所納米材料研究室的科研人員最近研發(fā)出一系列兼具納米尺度材料強吸附性、高比表面積和高活性以及微米尺度材料抗團聚,、易分離和可穩(wěn)定循環(huán)利用等特性的新型微/納結(jié)構(gòu)材料,,為重金屬污染土壤的滲透墻反應(yīng)修復(fù)等技術(shù)提供了新型吸附劑和投料。
這種微/納結(jié)構(gòu)材料是通過納米尺度單元(如納米管,、納米片及納米顆粒等)按照一定的規(guī)律組裝成的微米尺度結(jié)構(gòu)材料,,既保持了納米材料高比表面積與強的吸附特性的優(yōu)點,又克服了納米材料在使用時結(jié)構(gòu)不穩(wěn),、易團聚的不足�,?蒲腥藛T通過以下方法獲得了不同的微/納結(jié)構(gòu)材料:
一是基于結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)劑的水熱法,,獲得系列新型微/納結(jié)構(gòu)材料。如:采用乙二胺導(dǎo)向劑合成了蜂巢紡錘狀的ZnO微/納結(jié)構(gòu)材料(Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 1047-1056),,采用乙二醇誘導(dǎo)劑合成了多孔ZnO片狀微/納結(jié)構(gòu)材料(J. Mater. Chem., 2010, 20, 8582-8590)等,。
二是基于模板-侵蝕策略,合成了系列微/納結(jié)構(gòu)空心球,。如:硅酸鎳微/納結(jié)構(gòu)空心球,,在酸溶液處理的情況下可得到多孔氧化硅空心球,在還原性氣氛下可得到鎳與氧化硅復(fù)合的微/納結(jié)構(gòu)空心球的普適方法(Langmuir, 2010, 26(18), 14830-14834),。相關(guān)的系列成果如硅酸銅和硅酸鎂等發(fā)表在《化學(xué)通訊》,、《歐洲化學(xué)》、《納米科學(xué)與技術(shù)》及《納米技術(shù)》等雜志上,,并申請了相關(guān)的國家發(fā)明專利,。
類似地,以金屬/金屬氧化物芯殼結(jié)構(gòu)微球為模板進行弱酸侵蝕,,可獲得氧化物空心球,。如:Zn/ZnO芯殼結(jié)構(gòu)微球,在弱酸(如酒石酸)的選擇性侵蝕下,,可得到ZnO空心球,;在含有金屬離子的弱酸侵蝕下,可得到組裝有金屬納米顆粒的ZnO空心球,;在含有兩種金屬離子的弱酸刻蝕情況下,,可得到組裝有兩種金屬納米顆粒的ZnO空心球,相關(guān)結(jié)果發(fā)表在美國化學(xué)會ACS Nano雜志上(ACS Nano, 2008, 2(8), 1661-1670),。
三是提出基于有機功能團/金屬之間的弱絡(luò)合作用的新型復(fù)合纖維的設(shè)計思路,,利用電紡技術(shù),獲得了系列有機/無機復(fù)合微/納結(jié)構(gòu)多孔纖維,相關(guān)結(jié)果發(fā)表在英國化學(xué)會《材料化學(xué)雜志》上(J. Mater. Chem., DOI: 10.1039 /C0JM02334E),。
上述各種微/納結(jié)構(gòu)材料適合工程化合成,,條件溫和、簡單,、可控,適宜在土壤重金屬污染治理中作為反應(yīng)滲透墻及包施技術(shù)很好的吸附劑材料,,這些研究結(jié)果為下一步針對土壤中持久性污染物的治理工作奠定了材料基礎(chǔ),。