复合材料学报

作者：马明明, 崔淑慧, 杨家琴,

关键词：聚乙二醇, 羟基磷灰石, 电化学合成, 除氟性, 吸附性,

为改善羟基磷灰石(HAP)合成过程易团聚导致其除氟效率不高的不足，本文应用清洁简便、绿色环保的电化学合成法，将亲水性强、分散性优异的非离子型表面活性剂聚乙二醇(PEG)加入到制备HAP的混合支持电解液中，在铜片作工作电极的表面制备出新型HAP复合材料(PEG/HAP)，并与纯HAP的晶体结构、孔径、比表面积、表面形貌、元素占比和官能团对比，以揭示PEG/HAP除氟效率高于HAP的内在机制。结果发现，PEG/HAP与HAP有相同的晶面结构特征蜂、元素和化学键，但PEG/HAP的各元素含量占比、羟基和磷酸根离子官能团的吸收峰位和吸收强度与HAP 有一定差异；PEG使HAP从短棒状的表面形貌变成有利于交换和吸附氟离子的多孔和孔隙结构，其平均孔径由16.58 nm减小到11.93 nm，比表面积从24.29 m?/g增加到29.83 m?/g；虽然PEG/ HAP与HAP的吸附类型均为IV型的H3滞后环，二者介孔分布范围一致，但PEG/ HAP的微孔和介孔数量明显高于HAP。尽管两种材料对氟离子的吸附反应均显示熵增、吸热和自发过程特征，吸附等温模型均符合Langmuir-Freundlich，但PEG/HAP的颗粒内扩散速率常数略大于HAP，PEG/HAP的吸附氟离子容量(9.56 mg/g)高于HAP (8.36 mg/g)；且去除氟离子的循环再生次数从HAP的4次增加到PEG/HAP的6次。此外，PEG的存在并没有影响制备条件参数如支持电解液pH值对HAP吸附氟离子容量的影响趋势，但却使HAP吸附氟离子容量增加。共存阴离子如Cl^?、NO₃ ^?、SO₄ ^2?、CO₃ ^2?均不干扰PEG/HAP和HAP对氟离子的吸附。

来源：2024年第7期

《复合材料学报》期刊编辑部

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