DOI:10.1016/j.jnucmat.2020.152526

由于排放到环境中的放射性碘同位素对公共健康具有长期影响，因此受到人们的极大关注。在这项工作中，制备了一种名为Bi@ESCNF（铋修饰电纺碳纳米纤维）的新型铋基复合材料，并对其进行了捕获碘129（129I）的研究。该材料使用静电纺丝碳纳米纤维膜作为基材，金属Bi纳米颗粒均匀地镶嵌在纤维上，为捕获碘气体提供了丰富的活性位点。由于铋和碘具有很强的亲和力，Bi@ESCNF在200℃下暴露于碘4h后显示出非常高的碘吸收能力，最高可达559 mg/g，这比市售银离子交换沸石高出两倍左右，甚至比其他报道的铋基吸附剂更高。结合BET、PXRD、SEM、TEM、XPS和拉曼光谱表征了其吸收机理。结果表明，该材料优异的碘捕获性能归因于铋和碘之间的化学反应，这将产生稳定的BiI3相，并具有537 m2/g的大比表面积。该研究结果表明，新型高效的Bi@ESCNF有望成为一种去除放射性碘的有前途的吸附剂。

图1.Bi@ESCNF吸附剂的静电纺丝制备和碘捕获实验的示意图。

图2.碘气吸附结果。（a）Bi@ESCNF和ESCNF在200℃和1g/L碘气浓度下（以碘气浓度为0作为对照）对碘气的吸附动力学；（b）Bi@ESCNF在不同碘气浓度条件下（200℃，4h）对碘的吸附能力。

图3.不同铋基吸附剂和某些银基材料的比较。

图4.ESCN（a，b）和Bi@ESCNF（c，d）的N2吸附/解吸等温线以及通过BJH方法计算的相应孔径分布。

图5.ESCNF、Bi@ESCNF和I-Bi@ESCNF的X射线衍射图。

图6.ESCNF（a，b），Bi@ESCNF（c，d）和I-Bi@ESCNF（e，f）的低倍率和高倍率SEM图像。

图7.Bi@ESCNF（a，b）和I-Bi@ESCNF（e，f）的低倍率和高倍率TEM图像；Bi@ESCNF（c）和I-Bi@ESCNF（g）的典型HRTEM图像；（d）Bi@ESCNF中C、N、O和Bi的EDX元素映射；（h）I-Bi@ESCNF中C、N、O、Bi和I的EDX元素映射。

图8.Bi@ESCNF在捕获I2之前和之后的XPS光谱。（a）全扫描光谱，（b）I-Bi@ESCNF的Bi 4f，以及（c）I 3d。

图9.Bi@ESCNF和I-Bi@ESCNF的拉曼光谱。

图10.以10℃/min的速率，Bi@ESCNF和I-Bi@ESCNF在氮气流下的TGA曲线。