【摘 要】
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层状硫化物离子交换材料相比于其他吸附材料具有明显优势,基于简单的二元层状硫化物可以设计出具有离子交换性质的新材料.我们利用固相法合成了具有层状结构的铋基新型层状硫属化合物KxMnxBi4-xQ6(Q = S,Se).其结构可看作由Bi2Se3结构演化而来,将部分Bi3+用Mn2+取代,层间插入K+以实现电荷平衡.两化合物的带隙分别为1.40 eV与 0.97 eV.变温电阻测试表明两化合物为典型半
【机 构】
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北京大学化学与分子工程学院,成府路202号,100871
【出 处】
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第十五届固态化学与无机合成学术会议
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层状硫化物离子交换材料相比于其他吸附材料具有明显优势,基于简单的二元层状硫化物可以设计出具有离子交换性质的新材料.我们利用固相法合成了具有层状结构的铋基新型层状硫属化合物KxMnxBi4-xQ6(Q = S,Se).其结构可看作由Bi2Se3结构演化而来,将部分Bi3+用Mn2+取代,层间插入K+以实现电荷平衡.两化合物的带隙分别为1.40 eV与 0.97 eV.变温电阻测试表明两化合物为典型半导体材料.磁性测试表明两化合物呈现顺磁性.K1.28Mn1.28Bi2.72S6可与Rb+、Cs+、Sr2+、Pb2+、Cd2+、Cr3+、Zn2+等离子发生离子交换,其中层中的Mn也可被过渡金属或主族金属离子交换出去.Rb+、Cs+、Zn2+的交换产物单晶可实现结构解析.K1.28Mn1.28Bi2.72S6对Cs+的吸附经历了先吸附后释放的过程,XPS结果表明吸附Cs+后Mn的价态上升.在Ar中吸附Cs+的Kd为1.2×104 ml/g.K1.28Mn1.28Bi2.72S6对于Cd2+与Pb2+吸附符合Langmuir吸附模型,最大吸附量qm分别为221.2与342.4 mg/g,Kd高达107 ml/g.K1.28Mn1.28Bi2.72S6在pH 2.5-11范围内保持稳定,且pH与竞争离子Na+、Ca2+对吸附量无明显影响.
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