普鲁士蓝类纳米颗粒功能膜合成及其对低浓度铂回收研究

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普鲁士蓝类(MHCFs)纳米颗粒分散液被成功合成,其可以通过简单的浸渍或者旋涂的方法负载在合适的基质上形成MHCFs纳米颗粒膜。CuHCF、CoHCF、NiHCF和FeHCF纳米颗粒膜修饰电极被成功制备,当反应物摩尔比为M2+∶[Fe(CN)6]3+=3∶2时,其具有最优的综合性能。MHCFs展现了较高的电流响应值和表面覆盖量,在膜的氧化还原过程中,扩散和表面吸附共同控制着膜内电子转移过程。NiHCF纳米颗粒膜展现出最高的稳定性和较宽的pH适用范围,其具有直径约20nm的均匀纳米颗粒,膜厚约275nm。同时,复合普鲁士蓝类(h-MHCFs)纳米颗粒功能膜被首次合成,在h-MHCFs晶格中,不同的配位金属具有相同化学环境和占据相同的晶格位点。相对于MHCFs,h-MHCFs展现出独特的循环伏安曲线(CV)特性,不是MHCFs简单叠加形成的响应曲线。h-MHCFs与MHCFs具有相同的膜内电荷传质特性,其形貌和结构均继承了MHCFs膜的特性。h-MHCFs稳定性也得到提高,特别是Co1Ni1HCF,在4h的CV扫描循环后,99%的电荷储存容量被保留。h-MHCFs具有明显独立性、继承性和混合优势。傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FE-SEM)被用来表征这种材料。  MHCFs和h-MHCFs纳米颗粒功能膜对低浓度Pt的回收可行性被考察。实验结果发现,对于所有制备纳米颗粒功能膜,NiHCF膜修饰电极展现出最好的电化学Pt(Ⅱ)回收性能。施加电压对Pt(Ⅱ)回收没有明显的影响,这暗示Pt(Ⅱ)在NiHCF膜上的沉积是扩散控制的。K+离子浓度提高可以降低溶液阻抗,同时会降低Pt(Ⅱ)的回收效果。但是在约1ppm Pt(Ⅱ)回收液中,当K+离高于40ppm后,这种不利影响不再增加,这可能是因为Pt(Ⅱ)回收涉及到如下过程:首先是K+嵌入NiHCF,然后是Pt(Ⅱ)的还原。低浓度Pt(Ⅱ)电化学回收的动力学过程较为缓慢,非线性动力学方程拟合表明,伪二级动力学方程可以更好的拟合该回收过程,动力学拟合理论最大回收量可达6.68μg/cm2。再利用实验表明使用后的NiHCF膜展现出对Pt(Ⅱ)更高的回收效果,这说明少量Pt(Ⅱ)沉积在膜上会有助于其对低浓度Pt(Ⅱ)的回收。
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