合肥研究院在應用低溫等離子體改性材料方面取得系列進展

　　近日，中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院等離子體物理研究所李家星課題組基于對等離子體改性材料的研究，應用低溫等離子體方法成功設計合成了氨基功能化的鱗片石墨材料，實現(xiàn)對U(VI)的高效富集。相關研究成果發(fā)表在美國化學會環(huán)境類核心期刊ACS Sustainable Chem. Eng., Article ASAP上。低溫等離子體方法在改性材料方面具有許多優(yōu)勢，如環(huán)境友好、處理材料方便、不會產(chǎn)生二次污染。而鱗片石墨作為最穩(wěn)定的碳同素異構體之一，不僅來源廣泛而且比表面積大，具有獨特的“三明治”結構。課題組應用低溫等離子體方法將氨基修飾到鱗片石墨上，實現(xiàn)對U(VI)的高效富集。此外，隨著對鱗片石墨等離子體處理的時間越長，氨基功能化的鱗片石墨對U(VI)的富集效果越好。原因在于隨著等離子體處理時間的增加，鱗片石墨表面的氨基數(shù)目以及活性位點均會相應增加，從而實現(xiàn)對U(VI)的高效富集。該方法具有成本低、效率高、環(huán)境友好等優(yōu)勢，在水污染處理領域具有廣闊的應用前景。

　　另外，課題組利用低溫等離子體方法成功將富勒烯C60嫁接到碳納米管表面。相關研究成果發(fā)表在英國皇家化學會RSC Advances (RSC Adv., 2017, 7, 21124-21127)。近年來，用于合成類似結構碳納米材料(Carbon Nanobud)的方法大多僅限于高溫下的氣相沉積法，該方法反應條件苛刻，產(chǎn)率不高。該課題組利用低溫等離子體活化碳納米管和C60表面的碳原子從而使兩者發(fā)生加成反應，形成以碳碳鍵連接的C60-CNTs碳納米材料。該方法為合成新型C60-CNTs碳納米材料開辟了一個新思路。同時，此復合材料有望用于碳納米管連接的前驅(qū)體材料，從而能夠進一步應用到電子領域。

　　鑒于所在團隊在低溫等離子體化學方面取得的研究成果，該課題組受邀撰寫了關于應用等離子體修飾材料并將其用到水污染處理的綜述文章，發(fā)表在等離子體應用期刊Plasma Processes and Polymers（Plasma Process Polym., 4 APR. 2017, online）上。該文章對應用等離子體方法改性材料表面作了系統(tǒng)概括，重點包括等離子體技術的概述，等離子體技術在改性材料上的應用，并將其應用到水污染處理的研究成果，以及對等離子體技術進一步應用到材料修飾方面進行了展望。

　　以上研究工作得到國家自然科學基金資金、環(huán)保部公益項目資助。

等離子體改性鱗片石墨并用于U(VI)吸附的機理圖