[发明专利]一种水凝胶材料及其制备方法

说明书

本申请公开了一种水凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：制备HKUST‑1/g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;复合材料；将HKUST‑1/g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;复合材料与海藻酸钠反应制得水凝胶材料。本申请还提供上述方法制备的水凝胶材料。本申请将HKUST‑1与g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;纳米片结合(HKUST‑1/g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;)，再将HKUST‑1/g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;材料与海藻酸钠构建复合水凝胶材料(HCS)作为从水溶液中捕获U(VI)的高效吸附剂。通过静态实验研究了U(VI)在HCS上的吸附行为，并通过表征分析其机理，结果表明HCS在水溶液中的物理化学稳定性好、易于固液分离且在可见光下对铀具有较高的吸附性能。

技术领域

本申请涉及检测设备技术领域，特别是涉及一种水凝胶材料及其制备方法。

背景技术

铀是核能的主要资源，可通过各种活动释放到环境中，如核燃料制造、矿石开采和加工以及核武器生产。地下水中存在大量遗留的铀污染，六价铀(U(VI))是放射性废水中的关键成分，具有高迁移率、强化学毒性和辐射毒性，这将在未来很长一段时间内继续对水资源甚至人类生活构成威胁。

当前许多方法被广泛用于去除U(VI)，如吸附、阳离子交换、化学沉淀和光还原固定。在这些方法中，吸附法因其成本效益和操作简便而大有前途。活性碳、树脂和沸石粘土矿物等通常用于去除铀，然而，这些材料由于吸附能力有限而实际应用价值较低。虽然现在开发了无定形的多孔有机聚合物、金属有机骨架(MOFs)等新兴材料，但多孔有机聚合物应用过程中存在难以修饰和分析的问题，金属有机骨架(MOFs)则存在固液分离和二次污染问题。且，利用物理化学吸附性能吸附铀酰离子存在固有局限性，阻碍材料吸附容量的大幅提高。即，铀酰离子的吸附量限于活性位点的数量，一个活性吸附位点通常只能通过化学键合捕获一个或几个铀酰离子，由于吸附的铀酰离子带正点，在库仑作用下会排斥更多的铀酰离子接近附近的吸附位，导致活性吸附位的数量大大减少。

因此，如何提高吸附材料对于铀酰离子的吸附能力，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的第一个目的为提供一种水凝胶材料的制备方法；本发明的第二个目的为提供上述制备方法制得的水凝胶材料；本申请将HKUST-1与g-C₃N₄纳米片结合(HKUST-1/g-C₃N₄)，再将HKUST-1/g-C₃N₄材料与海藻酸钠构建复合水凝胶材料(HCS)作为从水溶液中捕获U(VI)的高效吸附剂。通过静态实验研究了U(VI)在HCS上的吸附行为，并通过表征分析其机理，结果表明HCS在水溶液中的物理化学稳定性好、易于固液分离且在可见光下对铀具有较高的吸附性能。

本发明提供的技术方案如下：

一种水凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：

制备HKUST-1/g-C₃N₄复合材料；

将HKUST-1/g-C₃N₄复合材料与海藻酸钠反应制得水凝胶材料。

优选地，制备HKUST-1/g-C₃N₄复合材料的步骤为：

将三水合硝酸铜、1,3,5-苯三羧酸分别制成溶液，超声处理后混合，加入g-C₃N₄，继续超声处理，然后在加热条件下反应，自然冷却，即得。

优选地，制备HKUST-1/g-C₃N₄复合材料的步骤具体为：