MoS4-LDH材料有望成为一种高效吸附剂

来源：北京师范大学

 Ma, Lijiao; Islam, Saiful; Xiao, Chengliang; Zhao, Jing; Liu, Hongyun; Yuan, Mengwei; Sun, Genban; Li, Huifeng; Ma, Shulan;* Kanatzidis, Mercouri,* Rapid Simultaneous Removal of Toxic Anions [HSeO₃]‾, [SeO₃]^2-, [SeO₄]^2-, and Metals Hg²⁺, Cu²⁺ and Cd²⁺ by MoS₄^2- Intercalated Layered Double Hydroxide, J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 12745-12757.

    硒是一种人体必需的元素，但在高浓度时又会使人中毒，同时，⁷⁹Se作为半衰期很长的放射性核素，对人体危害极高。本工作合成了一种MoS₄^2-插层的Mg/Al层状双金属氢氧化物(MgAl-MoS₄-LDH，简写为MoS₄-LDH)材料，可快速、高效去除水溶液中硒氧阴离子SeO₄^2-、SeO₃^2-和重金属离子Hg²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺。三种金属离子Hg²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺均能大大提升SeO₃^2-的去除率(≥99.9%)，Hg²⁺存在可提高SeO₄^2-吸附效果(＞99.9%)，吸附后几乎所有元素的浓度降至<10 ppb，达饮用水标准。Se(IV)最大吸附量达294 mg/g，是目前报道最高值。吸附机理研究表明，由于重金属离子与层间MoS₄²的络合，降低了层间MoS₄²阴离子含量，因而加快了对硒氧阴离子的捕获速率，1 min时Hg²⁺吸附率>99.5%，30 min时Se(VI)吸附率达99.0%, 10 min时Cu²⁺+Se(IV) 吸附率>99.5%, 30 min时Cd²⁺、Se(IV)吸附率>99.5%。XPS研究发现，吸附SeO₃^2-过程中，Se(IV)被MoS₄^2-中S^2-还原为Se⁰，使水溶性SeO₃^2-变为难溶性Se⁰，为Se元素固化提供了新型材料。该MoS₄-LDH材料有望成为一种高效吸附剂，在含毒性硒氧离子和重金属Hg²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺污染水处理方面具广阔应用前景。