巯基功能化氧化石墨烯复合材料(SFGO)的合成及其对Ag(I)离子的高效选择性吸附机制研究

　　本研究针对工业废水中贵金属银(Ag(I))的选择性回收难题，通过(3-巯丙基)三甲氧基硅烷(MPTMS)修饰氧化石墨烯(GO)，成功制备了巯基功能化复合材料(SFGO)。实验表明SFGO在pH 0.27的强酸性条件下对Ag(I)的最大吸附量达191.46 mg·g-1 ，吸附过程符合Langmuir模型和准二级动力学，通过螯合与离子交换机制实现高效选择性吸附。该材料为贵金属回收和废水处理提供了经济环保的新策略。

　　

背景与挑战
银(Ag)作为重要的贵金属，在电子、医疗等领域需求激增，但传统采矿难以满足需求，而工业废水中银的浓度甚至高于原生矿。现有吸附材料如氧化石墨烯(GO)虽能捕获金属离子，但其选择性差且酸性环境适应性不足。更棘手的是，废水中多金属共存时，如何精准回收银同时避免二次污染成为关键难题。

研究设计与方法
研究人员通过Hummers法制备GO后，用(3-巯丙基)三甲氧基硅烷(MPTMS)进行一锅法修饰，合成巯基功能化氧化石墨烯(SFGO)。采用SEM-EDS、FT-IR和XRD表征材料结构，通过批量吸附实验优化条件（吸附剂剂量0.005-0.035 g、浓度100-250 mg·L^-1
、时间0-120 min），结合Langmuir/Freundlich模型和动力学分析揭示机制。

研究结果

1. 材料表征
SEM显示SFGO比GO褶皱更多、层间距增至0.789 nm（XRD证实），FT-IR证实-SH成功接枝（2930 cm^-1
处-CH₂
特征峰）。EDS显示SFGO-Ag中银含量达9.27 wt%，且未检测到其他金属，证明选择性。

2. 吸附性能
在pH 0.27、0.02 g SFGO/20 mL条件下，3分钟内吸附90% Ag(I)，120分钟时达99.46%（191.46 mg·g^-1
）。Langmuir模型拟合优度(R²
=0.9999)表明单层化学吸附主导，准二级动力学速率常数k₂
为0.06 g·mg^-1
·min^-1
。

3. 选择性与机制
SFGO对Cd²⁺
、Cr³⁺
等几乎无吸附，符合硬软酸碱理论(HSAB)：Ag(I)作为软酸与-SH的硫原子特异性结合。热力学参数(ΔG=-18.43 kJ·mol^-1
，ΔH=-149.78 kJ·mol^-1
)证实自发放热过程。

结论与意义
SFGO通过-SH的螯合作用与[Ag(NO₃
)₂
]^-1
的离子交换，实现了强酸性条件下Ag(I)的高效选择性回收。其最大吸附量(191.46 mg·g^-1
)优于多数报道材料（如MTT-SiNSs的139.50 mg·g^-1
），且制备工艺简单、成本低廉。该研究为贵金属循环利用和废水治理提供了新材料，兼具环境效益与经济价值。