DOI: 10.1016/j.cej.2021.128687

放射性碘是核工业中的主要裂变产物之一。由于其具有极强的挥发性和放射毒性，在释放到环境中之前必须对其进行过滤和纯化。在这项工作中，研究者报道了三种新型铋基碘吸附材料，分别在电纺碳纳米纤维表面涂覆Bi和/或Bi2O3（表示为HT-Bi2O3-ESCNF、HT-Bi-Bi2O3-ESCNF和HT-Bi-ESCNF）。这些材料是在静电纺丝、预氧化和碳化的基础上添加水热步骤制备而成的。水热负载的好处是在纤维的外表面出现了活性位点，使得与碘气体的接触更加方便有效，不再像以前那样受到溶液中Bi3+浓度的限制。最后，还对这三种吸附剂进行了碘捕获试验，并研究了碘暴露前后吸附剂性质的变化。结果表明，纤维表面的涂层确实大大提高了碘的捕获能力，元素铋对碘的有效原子利用率高于氧化铋，其吸附能力高达732mg/g。结合PXRD、SEM、TEM、BET、XPS、拉曼光谱和TGA表征深入研究了其捕获机理。

图1.制备HT-Bi2O3-ESCNF、HT-Bi-Bi2O3-ESCNF和HT-Bi-ESCNF以及碘捕获实验的示意图。

图2.HT-Bi2O3-ESCNF、HT-Bi-Bi2O3-ESCNF和HT-Bi-ESCNF在200℃下的碘气体吸收重量结果。碘气体的（a）吸附动力学和（b）吸附等温线。

图3.比较所有报道的铋基和某些典型的银基吸附剂对碘的吸附能力。

图4.HT-Bi2O3-ESCNF、HT-Bi-Bi2O3-ESCNF和HT-Bi-ESCNF在I2暴露之前和之后的PXRD图。

图5.HT-Bi2O3-ESCNF、HT-Bi-Bi2O3-ESCNF和HT-Bi-ESCNF在捕获碘之前（a，b，c）和之后（d，e，f）的SEM图像。

图6.HT-Bi2O3-ESCNF、HT-Bi-Bi2O3-ESCNF和HT-Bi-ESCNF在捕获碘之前（a，e，i）和之后（c，g，k）的TEM图像；HT-Bi2O3-ESCNF、HT-Bi-Bi2O3-ESCNF和HT-Bi-ESCNF在捕获碘之前（b，f，j）和之后（d，h，l）的典型HRTEM图像。

图7.（a，d）HT-Bi2O3-ESCNF，（b，e）HT-Bi-Bi2O3-ESCNF和（c，f）HT-Bi-ESCNF的（a-c）N2吸附/解吸等温线和（d-f）通过BJH方法计算的相应孔径分布。对于（d-f），用虚线和灰色区域（介孔）表示微孔（<2nm），介孔（2-50nm）和大孔（>50nm）。

图8.HT-Bi2O3-ESCNF、HT-Bi-Bi2O3-ESCNF和HT-Bi-ESCNF在捕获I2（a）之前和（b）之后其Bi4f的高分辨率XPS光谱；（c）HT-Bi2O3-ESCNF、HT-Bi-Bi2O3-ESCNF和HT-Bi-ESCNF在捕获I2之后其I3d的高分辨率XPS光谱。

图9.（a）HT-Bi2O3-ESCNF，（b）HT-Bi-Bi2O3-ESCNF和（c）HT-Bi-ESCNF在暴露于I2之前和之后的TGA图。