The electrosorption of uranium (VI) onto the modified porous biocarbon with ammonia low-temperature plasma: Kinetics and mechanism

化学 无机化学 法拉第效率 选择性 介孔材料 热解 扩散 碳纤维 电化学 化学工程 催化作用 材料科学 电极 有机化学 物理化学 冶金 复合数 热力学 物理 工程类 复合材料
作者
De Wang,Jian Zhou,Yingzi Zhang,Jianfeng Zhang,Jiawei Liang,Jiahao Zhang,Jiaxing Li
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:463: 142413-142413 被引量:19
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.142413
摘要

Constructing the excellent rich-mesoporous carbon and exploring its electrosorption process are keys to promote the electrosorption industrialization of uranium. In this work, we develop a rich-mesoporous biocarbon by using alkali-thermal-pyrolysis and ammonia low-temperature plasma, and then systematically investigate its electrosorption kinetics and mechanism of U(VI) considering a series of Faradaic side reactions. After the above treatment, the electrosorption efficiency of U(VI) onto biocarbon improves from 49.75% to 94.45%, and the ultra-high U-selectivity coefficient (SU/M) is higher than 120 from the mixed solution. The kinetic diffusion process of U(VI) into the pores is crucial, even in different water systems. Importantly, Faradaic side reactions are proved to be non-negligible factors in the electrosorption of uranium. Especially, the oxygen reduction at the cathode can convert dissolved oxygen into H2O2, which oxides the amorphous electro-reduced U(V, IV) to U(VI), and finally forms crystalline uranium peroxide species. To sum up, this work not only offers an excellent uranium-selectivity electroadsorbent, but firstly confirms the influence of Faradaic side reactions that has been ignored in the current electrosorption of uranium.
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