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納米“彈簧”彈走水中塑料
發布:Iron_MAN10   時間:2019/8/7 10:30:21   閱讀:236 
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反應兩小時后,塑料微球和碎片的表面形貌 圖片來源:《物質》

本報訊 目前,大量塑料垃圾流入河流和海洋,嚴重威脅環境,并破壞動物、人類和生態系統的健康。如何清除水中的塑料微粒同時又不傷害微生物呢?最近,澳大利亞研究人員開發出一種新方法,他們利用微螺旋狀碳基磁性材料制成一種“彈簧”,可有效清除水中的塑料。相關研究近日發表在《物質》上。

“塑料微粒在水中吸附了各種有機和金屬污染物,水生動物一旦誤食,這些有害物質就會釋放到它們體內,并在食物鏈中層層積累。而高穩定性的碳納米彈簧則可以促使這些塑料微粒分解成更小的化合物,以避免它們威脅海洋生態系統。”本文通訊作者之一、澳大利亞阿德萊德大學化學工程學院教授王少彬表示。

現行的塑料微粒處理工藝使用的主要是活性氧,活性氧是一種不穩定的化學物質,遇到長鏈有機分子時會發生鏈反應,將這些長鏈分子“切割”成可溶于水的無害小分子。但活性氧的制備過程通常要用到鐵、鈷等重金屬,而這些重金屬本身就會對環境造成污染。

為了解決這個問題,王少彬團隊提出了一種更環保的方案:使用含氮的碳納米管材料催化活性氧的合成。這種彈簧狀碳納米管催化劑在8小時內就能清除水中大部分的塑料微粒,而且在分解塑料微粒所需的苛刻氧化條環境下仍保持穩定。螺旋碳納米管結構一方面讓催化劑更加穩定,一方面也實現了反應面積的最大化。此外,這種碳納米管內部還含有少量錳(錳被置入碳納米管深處,以免與水接觸),因而具有磁性。

“讓碳納米管具有磁性可謂好處多多,這樣當它真正用于環境修復時,就很容易從各種廢水中回收,然后重復利用。”該項目的聯合負責人、阿德萊德大學化學工程學院研究員段曉光說。

不過,塑料微粒各種各樣,所以該團隊未來計劃確保這種螺旋碳納米管催化劑適用于各種形狀、成分和來源的塑料微粒;同時他們還計劃嚴格檢查該催化劑分解塑料微粒時產生的中間體或副產物,保證它們是無毒的。

相關論文信息://doi.org/10.1016/j.matt.2019.06.004


來源:中國科學報
 
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