[發明專利]一種在可見光下利用光催化技術進行鈾提取的方法

在審

• 申請號: 201810592413.1
• 申請日: 2018-06-11
• 公開（公告）號: CN108906102A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 李平;范橋輝;王晶晶;梁建軍;潘多強;何碧紅
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所蘭州油氣資源研究中心
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C22B60/02
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開了一種在可見光下利用光催化技術進行鈾提取的方法，將C₃N₄超聲使之充分分散均勻，加入葡萄糖、Cd(NO₃)₂·4H₂O，磁力攪拌，加入L?半胱氨酸繼續攪拌，移入高壓反應釜并置于烘箱恒溫，冷卻抽濾，用超純水和無水乙醇洗滌數次，冷凍干燥，研磨后加入石英管中、加入UO₂(NO₃)₂溶液及超純水或海水黑暗條件下鼓入N₂氣一段時間后放置于自然光或氙燈下照射，10分鐘后將懸濁液過濾。向所得固體中加1mL水，空氣中放置24小時后加入1mL 0.1mol/L Na₂CO₃溶液，解吸30分鐘后，過濾，上清液中即得到所提取鈾。本發明的有益效果是在可見光照射下，可在10分鐘內將15mL海水體系中0.1mmol/L的鈾完全提取出來。

技術領域

本發明屬于新能源開發技術領域，涉及從含鈾水提取鈾作為新能源。

背景技術

隨著核能的快速發展，鈾資源的開發利用對于我國社會經濟的可持續發展具有重要意義。全球海水中蘊含約45億噸鈾，是已知陸地鈾資源的上千倍?，F有的海水提鈾方法主要為利用吸附法，但該方法對鈾選擇性差、提取效率低、洗脫難、成本高。單純利用光催化方法從海水(包括鹽湖水)提取鈾的概念還未見報道。目前光催化還原分離鈾的報道方法只適用于在實驗室超純水體系中進行研究，未見在真實海水中進行試驗的報道，且基本大多數都需要在體系中添加額外的電子犧牲劑(如甲醇、EDTA、丙醇、甲酸鈉)才能實現。國外已有少量利用光電催化從海水提鈾的實驗，但需額外施加電場，操作復雜，效率低下且成本高。

綜上所述，現有海水提鈾技術存在的問題是：吸附法存在選擇性差、難洗脫、效率低等缺點；已有的光催化研究還只適用于純水體系且大多只能在紫外光下進行、效率低下、需要額外加入電子犧牲劑；已報道的光電催化法雖然能夠從海水分離鈾，但需額外施加電場使成本增加且效率不高?？偠灾?，目前已有的技術還難以實現利用太陽光直接光催化從海水提取鈾。這與所用催化劑效率低下有關。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在可見光下利用光催化技術進行鈾提取的方法，本發明的有益效果是在可見光(自然光或500W氙燈+420nm濾光片)照射下，可在10分鐘內將15mL海水體系中0.1mmol/L的鈾完全提取出來，是已知所有報道中催化還原鈾速率最快的，且體系中無需添加任何電子犧牲劑。本體系中所用材料循環性能好，且所提取鈾可利用稀碳酸氫鈉溶液快速、有效洗脫。使用本方法能夠有效地從海水中分離得到鈾，整個過程只需要利用太陽光，綠色環保、可持續、無污染。

本發明所采用的技術方案是步驟1：將C₃N₄與三聚氰胺于坩堝中，于馬弗爐中升溫并保持一段時間，得淡黃色塊狀固體，研磨備用；

步驟2：CdS/C₃N₄的制備：取淡黃色塊狀固體溶于超純水，超聲使之充分分散均勻，加入葡萄糖、Cd(NO₃)₂·4H₂O，磁力攪拌，加入L-半胱氨酸繼續攪拌，移入高壓反應釜置于烘箱恒溫，冷卻抽濾，用超純水和無水乙醇洗滌數次，冷凍干燥，研磨，得到CdS/C₃N₄復合材料；

步驟3：石英管中加入CdS/C₃N₄復合材料、UO₂(NO₃)₂溶液及超純水或海水，調節pH至7.0±0.02，黑暗條件下鼓入N₂氣后放置于自然光或氙燈下照射，隔一定時間取一定量懸濁液，過濾，分析含鈾量變化。

步驟4：反應10分鐘后，將懸濁液過濾，固體中加水后于空氣中放置一段時間后加入稀碳酸鈉溶液解吸，過濾后上清液中即可得到所提取鈾。