超順磁性氧化鐵納米顆粒用於有效去除水溶液中的鈾
內容簡介
鈾不僅是重要的戰略物資和核能原料，也是核廢物中重點關注的長半衰期元素。針對鈾核素開展研究不僅具有重要的科學意義和實際應用價值，也將對其他錒系核素的研究工作有著重要的指導作用。鈾在水溶液中通常以鈾(IV)、鈾(VI)的價態存在。然而四價鈾(IV)容易水解、氧化，其在天然氧化條件下極不穩定，極易被氧化成六價的UO22+和[UO2OH]+離子。鈾醯離子UO22+在酸性溶液中主要以水合離子形式存在。當pH接近中性時，UO22+將發生水解，並聚合形成低聚體氫氧化物，以膠體（粒徑小於1微米）的形式存在於溶液中。迄今為止絕大多數的研究工作都是圍繞鈾醯離子UO22+展開的。國內外關於水溶液中鈾(VI)膠體的研究報道並不多見。
西南科技大學晏敏皓、冷陽春、朱杉等人在水相中合成出具有高度膠體穩定性的超順磁氧化鐵納米顆粒，利用小角X射線散射技術（SAXS）結合透射電鏡（TEM）與吸附分配係數（Kd）等手段，分別研究了在酸性（pH2）水環境中無機超順磁氧化鐵納米顆粒對鈾醯離子的吸附；及在中性（pH7）水環境中聚合物包裹的超順磁氧化鐵納米複合粒子對鈾醯膠體的吸附。結果表明聚合物包裹的納米複合粒子不僅對鈾(VI)的吸附能力優於未包裹的無機納米粒子，且對中性環境中的鈾(VI)有較好的吸附選擇性。該膠體材料對有效去除/提取水環境中的鈾(VI)具有潛在的應用價值。在此感謝國家自然科學基金重點項目（項目編號：41630646）、四川省教育廳創新團隊項目（項目編號：16TD0017）以及綿陽市「千英百團·軍民融合」高層次創新人才項目（項目編號：17ZD3158）的經費支持。
該文章發表於期刊Applied Surface Science (JCR一區top)，全文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S016943321830970X
出版信息
文章題目：Bare and polymer coated iron oxide superparamagnetic nanoparticles for effective removal of U (VI) from acidic and neutral aqueous medium
關鍵詞：鈾，超順磁納米顆粒，吸附，X射線小角散射
引用信息：Shan Zhu, Yangchun Leng, Minhao Yan, Xianguo Tuo, Jianbo Yang, László Almásy, Qiang Tian, Guangai Sun, Lin Zou, Qintang Li, Jérémie Courtois and Hong Zhang.Applied Surface Science 447 (2018) 381-387.
圖文導讀
圖1：使用帶負電荷的聚丙烯酸對超順磁氧化鐵納米顆粒進行包裹，得到具有均勻有機殼層及極高膠體穩定性的超順磁納米複合粒子。
圖2：無機超順磁納米顆粒吸附鈾醯前(a)與吸附鈾醯後(b)的TEM圖
圖3：無機超順磁納米顆粒吸附鈾醯前(a)與吸附鈾醯後(b)的SAXS數據及擬合分析
圖4：中性水環境中鈾醯膠體的TEM圖像與SAXS數據及擬合分析
圖5：使用聚合物包裹的超順磁納米複合顆粒吸附鈾醯膠體前(a)與吸附鈾醯膠體後(b)的TEM圖
圖6：使用聚合物包裹的超順磁納米複合顆粒吸附鈾醯膠體前(a)與吸附鈾醯膠體後(b)的SAXS數據及擬合分析
圖7：無機超順磁納米顆粒與聚合物包裹的超順磁納米複合顆粒對不同鈾(VI)濃度的
Kd值比較
圖8：無機超順磁納米顆粒與聚合物包裹的超順磁納米複合顆粒在不同pH值水環境中對鈾(VI)吸附選擇性比較
通訊作者簡介
庹先國：國家傑出青年科學基金、中國青年科技獎獲得者；入選「新世紀百千萬人才工程」國家級人選、四川省學術和技術帶頭人、教育部首批「新世紀優秀人才支持計劃」；作為團隊負責人入選首批「四川省青年科技創新團隊」（核退役與核廢物處置）。主持基金委重大科研儀器設備研製專項、科技部重大科研儀器設備專項、國家傑出青年科學基金等國家級課題20多項。研究成果獲省部級一等獎4項、二等獎8項，在國內外學術期刊和會議上發表論文180餘篇，SCI檢索50餘篇，獲授權國家發明專利13項。
晏敏皓，法國公立曼恩大學（勒芒大學）、法國國家科研中心「凝聚態物理」實驗室法國國家博士學位（2005 - 2008年），法國丹尼?狄德羅大學（巴黎7大）、法國國家科研中心「複雜系統與材料」實驗室博士後（2008 - 2010年），法國「納米科學基金委」、法國原子能研究所「低溫與納米技術」實驗室「經理級」研究員（2010 - 2013年），現為西南科技大學「環境友好能源材料國家重點實驗室」全職研究員（2013年至今），並主要負責該實驗室「國際科研與合作中心」的建設。入選四川省海外高層次人才「百人計劃」，中國科技城綿陽市「軍民融合」高層次創新人才。現任美國化學學會（ACS）會員，中國微納米技術學會青年工作委員會委員，中國核學會錒系物理與化學分會理事。ACS Applied Materials& Interfaces，Soft Matter等國際權威學術期刊審稿人。在ACS Nano，ACS Applied Materials& Interfaces,Journal of Hazardous Materials，Applied Surface Science以及Journal of Nuclear Materials等國際權威學術期刊上發表SCI論文三十餘篇。
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