[發明專利]超微孔金屬-有機骨架材料在氫的同位素分離中的應用

有效

• 申請號: 201810542079.9
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108579686B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 仲崇立;韓國鵬;黃宏亮;劉大歡
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;B01D59/00;C08G83/00
• 代理公司: 北京瀚方律師事務所 11774
• 代理人: 周紅力

本發明公開了一種超微孔金屬?有機骨架材料在氫的同位素分離中的應用，所述的超微孔金屬?有機骨架材料是SIFSIX?3?Zn,用于低溫下氫同位素的有效分離，所述SIFSIX?3?Zn的化學式為Zn(pyr)₂(SiF₆)。本發明的超微孔金屬?有機骨架材料在氫的同位素分離中的應用能夠將氫同位素中的D₂、H₂進行分離純化，且本發明的超微孔金屬?有機骨架材料制備方法簡單，可大批量合成，且合成原料便宜，價格低廉，可以廣泛應用于工業中的氫同位素分離。

技術領域

本發明屬于核能利用技術領域，具體的是涉及一種超微孔金屬-有機骨架材料在氫的同位素分離中的應用，是一種超微孔金屬骨料的新用途，借用超微孔金屬-有機骨架材料的超微孔結構和D₂、H₂在低溫條件下的量子篩分效應進行D₂/H₂分離純化。

背景技術

自19世紀末發現X射線和鐳元素以來，核科學技術一直在不斷地發展成熟，已逐漸應用于軍事、能源、工業、農業、醫學及其他領域中。目前核能利用主要是利用高原子序數放射性原子的核衰變進行，如目前的核能發電廠，核動力潛艇和航母等。但相對于核衰變，核聚變所釋放的能量密度更高，且其產生的污染較小，因此更加清潔。進行核聚變的重要原料之一是氫的同位素氚（T）, 因此，如何高效的從H₂、D₂、T₂混合物中分離出T₂是核聚變技術的一個重要前提。

目前進行氫同位素分離的方法包括低溫精餾法、吸附法、色譜法、膜分離法等，其中吸附法操作簡便、成本低廉，被認為是一種常用的核廢水處理方法。低溫精餾法雖然相對容易大規模連續生產，但分離效率很低；色譜法盡管效率較高，但不能大規模應用。而目前用于氫同位素分離的吸附劑材料存在著分離效率低下等問題。因此，尋找一種吸附容量高、吸附分離效率高、成本低廉的吸附劑具有重要意義。

金屬-有機骨架材料（簡稱MOF材料）是通過無機金屬離子或簇與有機配體經過化學自組裝形成的晶態三維骨架材料。由于MOF材料具有較高的比表面積和孔隙率，可調控的孔道尺寸的化學特性，其在包括氣體存貯、吸附分離、多相催化、化學傳感、藥物控釋等方面表現了良好的潛在應用前景。因此，MOF材料才氫同位素分離方面具有重要應用前景。

發明內容

為此，本發明要解決的技術問題是克服現有技術中對氫的同位素分離應用存在的上述不足，進而提供一種超微孔金屬-有機骨架材料在氫的同位素分離中的應用。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種超微孔金屬-有機骨架材料在氫的同位素分離中的應用，所述的超微孔金屬-有機骨架材料是SIFSIX-3-Zn, 用于低溫下氫同位素的有效分離，所述SIFSIX-3-Zn的化學式為Zn(pyr)₂(SiF₆)，所述pyr為 pyrazine的簡稱，也即吡嗪。

優選的，所用超微孔金屬-有機骨架材料在氫的同位素分離過程中的工作溫度范圍為18 K到77 K之間。

優選的，對氫同位素的有效分離的分離方法包括間歇吸附分離法和固定床連續吸附分離法。

優選的：對氫同位素的有效分離的對象至少包括T₂、D₂混合物, T₂、H₂混合物, D₂、H₂混合物。