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Mg-doped CaCO_(3)nanoarchitectures assembled by(441)high-index facets for efficient trace removal of Pb(Ⅱ)

Rare Metals 2023年第2期42卷 525-535页

作者： Yu Yan Yu-Bo Cui Qing-Yan Wang Zhong-Xuan Che Tong Liu An-Ran Li Wei Zhou School of Chemistry Beijing Advanced Innovation Center for Biomedical EngineeringBeihang UniversityBeijing100191China

Removal of trace heavy metal ions puts high demands on designing adsorbents with favorable ***-plane engineering can provide controllable adsorption energy between surficial planes and ***,we have creatively synthesized Mg-doped CaCO_(3)nanoarchitectures assembled by layered sheets(Mg-CaCO_(3)LSs)with high-index facets of(441)through a facile wet chemical *** tests reveal that the layer-bylayer assembled sample exhibits a maximum Pb(II)adsorption capacity of 1961.9 mg·g^(-1),agreeing with the monolayer-adsorption Langmuir *** an initial Pb(II)ion concentration of 20 mg·L^(-1),the adsorption can achieve a high removal rate near 99.0%within 1 min,and the adsorption kinetics follows a chemisorption pseudo-second-order ***,the Mg-CaCO_(3)LSs show much-improved adsorption properties towards low-concentration Pb(II)ions,which could reduce the concentration from 1 mg·L^(-1)to~2.9μg·L^(-1)in 3 h(within 30 min decrease to less than 10μg·L^(-1),meeting drinking water standard from WHO).For comparison,the commercial CaCO_(3)and collected CaCO_(3)scale show much lower adsorption values with Pb(Ⅱ)ion residual concentration of~935.0 and~944.9μg·L^(-1)in 3 h,*** diffraction(XRD),energy dispersive spectroscopy(EDS),and inductively coupled plasma(ICP)characterizations on the Mg-CaCO_(3)LSs before and after adsorbing Pb(Ⅱ)confirm that the high removal performance could be ascribed to fast metal ion exchange and excellent physical adsorption contributed by high-index *** density functional theory(DFT)calculations also confirm that the much-enhanced adsorption kinetics benefits from the optimal adsorption of the(441)*** work will provide a feasible route to design highefficient low-cost adsorbents through crystal-plane engineering.

关键词： high-index plane Calcium carbonate high adsorption energy Trace Pb(Ⅱ)removal

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