Удаление радионуклидов с помощью оксида графена

Российские ученые из МГУ и Корчатовского института вместе с коллегами из Швеции и Германии увеличили абсорбционные свойства графена в 15 раз, улучшив его способность удалять радионуклиды из воды.

Разработка была проведена международной группой профессионалов, которые успешно синтезировали и охарактеризовали оксид графена с определенными дефектами в молекулярной структуре. Эти особенности улучшают впитывающие свойства материала в 15 раз.

«Мы изучили механизм абсорбции урана на оксиде графена, чтобы определить метод его состава, позволяющий получить наиболее эффективное вещество», – сообщил «Русским Известиям» научный сотрудник Курчатовского института Александр Трэжоб.

Соединение было приготовлено из восстановленного оксида графена с использованием реакции, известной как метод Хаммерса. Авторы модифицировали этот классический метод получения оксида графена с использованием процесса взрывного термического разложения. В результате в графене появляются дефекты углеродной структуры, которые «улавливают» катионы тяжелых металлов (то есть с положительным электрическим зарядом).

В обычном оксиде графена атомы углерода организованы в плоскую (двумерную) «пластину» из соединенных шестиугольников с кислородом на поверхности. В «дефектном» оксиде, подобном описанному выше, кислород действует на графен таким образом, что создает множество неоднородностей. Поглощение катионов урана происходит из-за того, что карбоксильные группы размещены на атомах кислорода, расположенных на краю пустот в структуре дефектного оксида графена. Активное окисление оксида графена увеличивает количество карбоксильных групп, что увеличивает его абсорбционные свойства.

Новый материал был специально разработан для увеличения количества дефектов. Ученые подробно изучили его структуру с помощью мощных микроскопов, рентгеновских лучей и методов спектроскопии.

Двумерные углеродные материалы, в состав которых входит оксид графена, все чаще используются в промышленности. Сейчас эта тема – одна из самых быстроразвивающихся областей науки, и исследователи ищут новые области применения таких материалов, – говорит Павел Постников, доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политехнического университета.

«В отличие от графена, производство которого является дорогостоящим, оксид графена можно получить очень просто», – сказал Павел Сорокин, ведущий научный сотрудник лаборатории исследования неорганических наноматериалов Российского национального научно-технического университета (НИТУ «МИСиС»).

Доцент Антон Конаков, старший научный сотрудник кафедры теоретической физики физического факультета Университета Лобачевского, сказал, что предложенный метод получения материала легко масштабируется и может применяться для производства больших количеств оксида графена для очистки воды.

Вячеслав Альмяшев, доцент кафедры физики, сказал, что новая работа является логическим продолжением работы авторов по изучению поглощающей способности оксида графена, в которой было обнаружено высокое поглощение ионов, содержащих радионуклиды, на краю карбоксила. группы. Химия в Санкт-Петербургском электротехническом университете. «Исследователи разработали метод создания оксида графена с большими дефектами для увеличения количества центров поглощения, и их предыдущие предположения подтвердились», – сказал он.

Изображение: стакан, содержащий темно-коричневый раствор оксида графена.