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第 7 期 刘金香，等: 氧化石墨相氮化碳吸附 U(Ⅵ)的性能与机理 ·1451·

图 7 g-C 3 N 4 的 SEM 图（a），OCN 吸附前（b、c）、后（d、e）SEM、EDS 图
Fig. 7 (a) SEM image of g-C 3 N 4 , SEM image and EDS spectra of OCN before (b, c) and after (d, e) reactions with U(Ⅵ)

3.2 XRD 分析 收峰对应于七嗪衍生环的拉伸振动 [30] ，位于 1240
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g-C 3 N 4 和 OCN 的 XRD 如图 8 所示，可以看出 和 1319 cm 附近的吸收峰为—CN—和—C==N—的
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g-C 3 N 4 在 27.5和 13.1有两个特征峰，27.5衍射峰 振动峰，在 808 cm 处的额外峰值是三氮苯环的振
最强，这是芳香物的层间堆积峰 [26] ，晶面指数为 动吸收峰 [31] 。OCN 的红外光谱观察到更宽和更尖锐
（002），对应的层间距为 0.324 nm，这是由于基序 的峰，这是由于氢键效应使体系能量下降，基团伸
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[9]
的晶面结构填充和碳氮化物夹层堆叠反射 [27] 。以 缩频率降低的缘故 。位于 3345 cm 附近有一个强
13.1为中心的衍射峰，对应于 g-C 3 N 4 的（100）晶 而宽的吸收带，这是—OH 的伸缩振动带，位于 1056
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面，晶面间距为 0.672 nm，与 g-C 3 N 4 中氮原子连接 和 1650 cm 的特征吸收峰为 C—O 的伸缩振动峰和
三嗪结构的连接方式以及周期性三嗪单元的晶面结 羧酸盐中 C==O 伸缩振动峰 [32] ，这说明在改性过程
构的间隔有关 [28] 。OCN 的 XRD 图谱显示，经过氧 中成功引入了多种含氧基团，从而极大地提高了
化处理后的 OCN 衍射峰发生了变化，半峰宽变大， OCN 对 U(Ⅵ)的吸附能力，另外，这些亲水性基团
说明晶粒尺寸变小，峰的强度变小并且位置发生微 的引入还能极大地增强吸附剂的分散能力，对于水
小偏移从 27.5变为 26.8，这是由于强酸的蚀刻以 溶液中 U(Ⅵ)的吸附有显著的促进作用，同时证明材
及化学氧化作用，氧化后的 g-C 3 N 4 层可以通过 π-π 料改性成功。
堆叠和 H 键相互作用而平坦化 [14] ，导致层间结构的
破坏以及层间通道距离变大，片层厚度减小。这些
相互作用导致孔隙增多及层间距离的增大，提升
OCN 的吸附能力。

图 9 g-C 3 N 4 、OCN 以及 OCN 吸附 U(Ⅵ)后的 FTIR 图谱
Fig. 9 FTIR spectra for g-C 3 N 4 ,OCN and OCN after
adsorption of U(Ⅵ)

从图 9 中可看出，吸附前后的 OCN 材料的 FTIR
图 8 g-C 3 N 4 和 OCN 的 XRD 图
Fig. 8 XRD patterns of g-C 3 N 4 and OCN 谱图大体上变化不大，表明 OCN 材料自身结构与表
面官能团在吸附过程中没有被破坏，有部分峰存在
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3.3 FTIR 分析 着位移与强度的变化，且在波数为 924 cm 的位置
2+
图 9 为 g-C 3 N 4 、OCN 以及 OCN 吸附 U(Ⅵ)后 出现了[O==U==O] 吸收峰，表明 U(Ⅵ)被成功吸附
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的红外光谱。从图中可知，g-C 3 N 4 在高频区有两个 在 OCN 表面。位于 3345 cm 的羟基吸收峰位移到
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吸收峰，分别位于 3160 和 3256 cm ，是—NH 2 —和 3349 cm ，但峰形和强度无明显变化，可能是羟基
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—NH—的反对称伸缩振动和对称伸缩振动的特征 与 U(Ⅵ)之间的络合作用所致 [33] 。位于 3168 cm 处
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吸收峰 [29] ，位于 1637、1572、1459 cm 3 个特征吸 氨基的伸缩振动峰与 1315 cm 处酰胺Ⅲ的 C—N 伸