Magnetical multi-walled carbon nanotubes with Lewis acid-base imprinted sites for efficient Ni(II) recovery with high selectivity

材料科学 吸附 选择性 碳纳米管 密度泛函理论 X射线光电子能谱 化学工程 解吸 分子印迹 纳米技术 电子转移 有机化学 催化作用 物理化学 计算化学 冶金 化学 工程类
作者
Hongxing He,Weiye Zhang,Siqing Ye,Shunfei Li,Zhifeng Nie,Yi Zhang,Mingyang Xiong,Wen‐Tong Chen,Guangzhi Hu
出处
期刊:Surfaces and Interfaces [Elsevier]
卷期号:48: 104383-104383 被引量:26
标识
DOI:10.1016/j.surfin.2024.104383
摘要

The recovery of nickel is crucial for both production and environmental protection. In this work, density functional theory (DFT) was utilized to select a highly affine functional monomer, 2-acetamidoacrylic acid (AAA), for the fabrication of a nickel ion-imprinted adsorbent based on magnetic multi-walled carbon nanotubes. The imprinting technique was used to regulate the electron transfer ability of the N and O atoms, which act as "hard" bases in the functional monomer, facilitating strong interaction with Ni(II) featuring "borderline" acid properties. The adsorption capacity of Ni(II) on adsorbents was high up to 75.06 mg/g, reaching equilibrium in about 50 minutes, and maintaining high recovery efficiency even after six adsorption-desorption cycles. The adsorbent exhibited a high selectivity for Ni(II), with a distribution coefficient of up to 1366. It is noteworthy that the adsorbent's magnetic properties facilitate easy separation under an external magnetic field, reducing the cost of Ni(II) recycling. The use of XPS characterization and DFT analysis provided in-depth understanding of the adsorption and recognition mechanism. Moreover, the recover efficiency of Ni(II) in acidic mining tailwater reaches 97.66%, demonstrating a high practical value. This research presents an effective strategy to enhance the practicability of ion imprinted adsorbents by regulating electron transfer ability of the adsorption sites through the imprinting technique.

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