“钴”胆英雄，根除“镍”障——钴基咪唑酯骨架材料用于去除镍离子的综合化学实验

摘要

镍在新能源汽车电池领域、电镀等行业有广泛的应用，随着国家双碳战略的进一步推进，这些行业产生的含镍(Ni²⁺)废水的处理对于环境保护而言越来越重要。传统的Ni²⁺废水主要通过离子交换树脂、化学沉淀法、流化床结晶造粒等技术脱除其中的Ni²⁺，但这些处理过程存在选择性差以及产生二次污染等问题。本实验利用钴基咪唑酯骨架材料（Zeolite Imidazolate Framework,ZIF-67）可与Ni²⁺反应形成镍钴水滑石的特点，设计了ZIF-67应用于Ni²⁺去除研究的综合化学实验。在本实验中，ZIF-67与Ni²⁺通过化学反应结合在一起，能有效提高对Ni²⁺的选择性。本实验不仅包含材料制备、表征、吸附性能等实验内容，还包含模型分析和机理研究，通过对吸附机理进行深入研究，有利于培养学生的科研兴趣、创新思维和实践能力。本实验课堂时间约为8 h，时长适用于本科生综合化学实验教学。通过本实验，学生既能熟悉吸附法去除废水中Ni²⁺的基本原理和分析过程，又能夯实专业基础知识，明确理论可以指导工业应用，从而培养学生综合能力，提升学生的科学素养和创新精神。

关键词

咪唑酯骨架材料 / 镍离子 / 吸附 / 综合化学实验

基金资助

江苏省高等学校自然科学基金(21KJB530006); 国家自然科学基金(82173571); 江苏第二师范学院教学改革项目(JSSNUJXGG2023QN04,JSSNUJXGG2023YB11)