[发明专利]用于电吸附铷铯的复合电极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于电吸附铷铯的复合电极材料，其包括多孔碳材料以及通过π‑π共轭作用键合在该多孔碳材料上的4‑丁基‑2(α‑甲苄基)酚。本发明还公开了上述复合电极材料的制备方法以及其在电吸附铷铯中的应用。本发明的复合电极材料一方面利用大比表面积的多孔碳材料与含铷和/或铯的溶液充分接触，克服了现有技术中一般利用4‑丁基‑2(α‑甲苄基)酚吸附时需要借助大量有机溶剂进行分散的问题，另一方面，大比表面积的多孔碳材料上键合的大量4‑丁基‑2(α‑甲苄基)酚可以高效且高选择性地吸附铷和/或铯，从而实现对铷和/或铯的高效富集与分离。同时，在本发明的应用中，通过施加反向电压的方式，为负载电极提供洗脱驱动力，可以减少腐蚀，降低成本，简化工艺。

技术领域

本发明属于稀散元素分离技术领域，具体来讲，涉及一种用于电吸附铷铯的复合电极材料及其制备方法、以及该电极材料在电吸附铷铯中的应用。

背景技术

铷、铯作为碱族中原子量较大的元素，具有较不稳定、容易电离的外层电子，因此具有良好的光电效应，目前广泛应用在光电倍增管、摄像管、空心阴极灯、红外线滤光器等产品制造中。此外，铷、铯在能源、宇航、电子、军工等工业中均具有广阔的应用前景。因此，铷、铯在经济和国家战略上都拥有重要的意义。

目前世界铷、铯及其化合物的需求量每年约为25吨，并且在不断增长。我国柴达木盆地拥有丰富的铷、铯资源，其储量居世界前列，根据《青海省柴达木盆地西部富钾硼锂碘油田水资源远景区评价》和《青海省柴达木盆地西部第三系富钾硼锂碘油田水资源评价》(青海省地质调查院)，柴达木盆地西部的油田水中铷、铯的平均含量分别为95.7mg/L、88.3mg/L，远高于工业开采品位，极具开发价值。由于卤水中铷铯属于浓度低的稀散元素，卤水中同时存在高含量的钾、钠等同族的阳离子强烈干扰铷、铯的分离与纯化，给铷、铯的分离提取带来较大的困难和挑战。

目前可以利用的从溶液中分离提取铷、铯的方法主要有沉淀法、吸附法、溶剂萃取法和盐析法等。离子交换(吸附)法是分离提取铷、铯的重要手段，吸附剂主要有机树脂吸附剂和无机吸附剂两种。其中无机吸附剂具有机械强度高、热稳定性好、耐辐照等优点，对某些元素具有非常显著的选择性，但吸附容量一般不高，溶损较大，难以实际运用；而有机离子交换树脂易于加工成型，透水性好，易再生。但耐热性、抗辐射能力差，对高价金属离子交换势大，不太适用于从含有大量钙、镁、锶等高价离子的复杂卤水体系中提取铷、铯。

目前国内外对铷、铯的分离提取进行过研究报道，但能实际生产的技术和工艺非常有限，主要是受两个因素制约：(a)缺乏对铷、铯具有吸附容量高和选择好的吸附剂或者工艺简单的萃取剂，尤其是缺乏适用于高盐卤水体系的优良吸附剂或萃取剂；(b)工艺过程一般都较复杂，所以针对特定体系研制性能优良的吸附剂或萃取剂。因此设计和制备性能优良吸附剂或萃取剂，优化分离提取工艺，是分离提取铷、铯的关键问题，也是国内外研究的发展趋势。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于电吸附铷铯的复合电极材料及其制备方法，该富恶化电极材料充分利用其中多孔碳材料的优良吸附性能和4-丁基-2(α-甲苄基)酚对铷铯的高选择性，能够在电吸附铷铯的过程中展现出高效的富集与分离效果。

为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种用于电吸附铷铯的复合电极材料，包括多孔碳材料以及通过π-π共轭作用键合在所述多孔碳材料上的4-丁基-2(α-甲苄基)酚。

进一步地，所述多孔碳材料包括还原态氧化石墨烯、活性炭、碳气凝胶、介孔碳以及碳纳米管中的至少一种。

进一步地，所述多孔碳材料与所述4-丁基-2(α-甲苄基)酚的质量之比为10:1～100:1。

本发明的另一目的在于提供一种如上任一所述的复合电极材料的制备方法，包括步骤：

S1、将多孔碳材料前驱体分散于有机溶剂中，配制成悬浮液；