[发明专利]一种用于吸附分离铀的氧化石墨炔膜材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于吸附分离铀的氧化石墨炔膜材料的制备方法，涉及铀固相萃取剂技术领域。本发明以六(三甲基硅炔基)苯(HEB‑TMS)为原料宏量制备氧化石墨炔，该制备方法操作简单易行、可重复、产率高；本发明制备的氧化石墨炔对铀具有高的截留率和选择性。

技术领域

本发明涉及铀固相萃取剂技术领域，具体涉及的是一种用于吸附分离铀的氧化石墨炔膜材料的制备方法。

背景技术

核能是一种清洁、高效、经济的能源，在确保安全的前提下积极安全有序发展核电是实现“双碳”目标和应对气候变化的重要手段之一。

天然铀作为最基础的核燃料之一，无论是在核燃料循环前段从铀矿开采到铀元件的制备还是核燃料循环后段湿法后处理提取铀的过程中不可避免地将产生大量的含铀废水。因铀具有重金属毒性和放射性，若对其不进行净化处理直接排放将对人类健康和生态环境产生严重的危害。从含铀废水中吸附分离铀对实现铀资源回收和保护环境具有重要的意义。

石墨炔(graphdiyne，GDY)是2010年由李玉良课题组通过人工合成的二维全碳材料，由于该材料结构中仅存在sp(炔键)和sp²(苯环)杂化的碳，具有独特的孔道结构和电子性质、高的比表面积、形貌多样(墙、片、花状等)、优异的化学稳定性等优点，因此在电化学能源领域、催化、生物医药、环境(有机污染物、pb²⁺、Th⁴⁺、Cs⁺的去除)等领域具有广阔的应用前景。但是，石墨炔的宏量制备和将其作为固相萃取剂用于水中铀的吸附分离存在一定的困难。

氧化石墨炔(graphdiyne oxide，GDYO)作为有缺陷的石墨炔材料，相比于石墨炔具有丰富的含氧官能团和良好的水分散性，故在作为铀固相萃取剂材料方面具有潜在的应用价值。

发明内容

本发明提供了一种用于吸附分离铀的氧化石墨炔膜材料的制备方法，本发明的方法以六(三甲基硅炔基)苯(HEB-TMS)为原料宏量制备氧化石墨炔，该制备方法操作简单易行、可重复、产率高，并通过简单抽滤制得的氧化石墨炔膜对水中的铀具有高的截留率。

本发明首先提供了一种氧化石墨炔的制备方法，包括如下步骤：

(1)将氯化亚铜和四甲基乙二胺和无水乙醇混合，搅拌；然后除去乙醇，加入乙二醇，得到铜催化剂乙二醇溶液；

(2)将所述铜催化剂乙二醇溶液、吡啶和乙二醇混合，得到A溶液；将六(三甲基硅炔基)苯、邻二氯苯、四丁基氟化铵的四氢呋喃溶液混合，得到B溶液；

(3)将所述A溶液和所述B溶液混合，避光静置，得到石墨炔；

(4)将所述石墨炔和浓硫酸混合，搅拌，然后加入双氧水，搅拌，然后升温继续搅拌，得到所述氧化石墨炔。

上述的制备方法，步骤(1)中，所述氯化亚铜和四甲基乙二胺的摩尔比为1∶1～1∶5；具体可为1∶1、1∶2或1∶5；

所述无水乙醇和氯化亚铜的摩尔比为15～90∶1；

所述搅拌的温度为室温，时间为12～48小时；具体可为12小时、24小时或36小时；

所述铜催化剂乙二醇溶液的浓度为20～80mg/mL；

所述除去乙醇的步骤中，采用旋转蒸发仪；具体的所述水浴温度为55℃。

上述的制备方法，步骤(2)中，所述铜催化剂乙二醇溶液、吡啶和乙二醇的体积比为15～75∶1∶625；

所述六(三甲基硅炔基)苯、邻二氯苯、四丁基氟化铵的四氢呋喃溶液的质量比为0.1～1.2∶550∶0.5～15。

所述四丁基氟化铵的四氢呋喃溶液的浓度为0.5～2mol/L，具体可为1mol/L。