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杨利明/李敏Nature子刊:非晶态MoOx作吸附剂从废水中去除和回收Ag
废水中的银离子(Ag+)是一种主要污染物,同时白银需求的增加和相对稀缺,因此回收金属银具有重要有意义。然而,废水是许多不同金属盐的复杂混合物,开发对银离子具有高特异性的可回收吸附剂仍然是一个主要挑战。


基于此,南昌航空大学杨利明博士和重庆科技大学李敏副教授(共同通讯作者)等人报道了一种混合价(Mo(V)和Mo(VI))的氧化钼(MoOx)吸附剂,其对Ag+具有高选择性(分配系数为6437.40 mL g−1),吸收容量为2605.91 mg g−1
该吸附剂对废水中Ag+的回收率为97.9%,有助于其实际应用。此外,MoOx可在Ag回收后循环使用,5次循环后回收率可达97.1%。
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通过DFT计算,作者模拟了MoOx和MoOx-Ag(MoOx沉积金属Ag)捕获Ag+的过程。DFT计算表明,Ag+在MoOx上还原沉积过程中可能发生多个中间过程。MoOx-Ag上的*OH、*O和*OOH(*表示MoOx和MoOx-Ag上的活性位点)的自由能大于MoOx上的自由能,说明Ag的沉积提高了MoOx的表面活性。MoOx上的速率决定步骤为自由能为2.317 eV的*O→*OOH转变,而MoOx-Ag上的速率决定步骤由*O→*OOH转变为*OOH→O2
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更重要的是,MoOx-Ag表现出比MoOx更低的Ag+→*Ag自由能(分别为-0.756 eV和-0.967 eV),表明Ag+比MoOx更容易还原沉积在MoOx-Ag上。在Ag+捕获过程中,MoOx表面的中间反应可以为后续的Ag+还原提供额外的电子,而沉积在MoOx上的Ag降低了进一步还原沉积Ag+的能垒,导致更多的Ag+被还原。此外,DFT计算结果表明,MoOx表面的中间过程产生了质子。
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Mixed-valence molybdenum oxide as a recyclable sorbent for silver removal and recovery from wastewater. Nat. Commun., 2023, DOI: 10.1038/s41467-023-37143-2.
https://doi.org/10.1038/s41467-023-37143-2.




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