[發(fā)明專(zhuān)利]一種功能化石墨相氮化碳材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910610420.4
• 申請(qǐng)日: 2019-07-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110327872B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 師彥平;康晶燕;哈偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所
• 主分類(lèi)號(hào): B01J20/02
• 分類(lèi)號(hào): B01J20/02;B01J20/28;B01J20/30;G01N21/73;G01N1/40
• 代理公司: 蘭州中科華西專(zhuān)利代理有限公司 62002
• 代理人: 李艷華

本發(fā)明涉及一種功能化石墨相氮化碳材料，該材料是指以鈉離子為摻雜離子構(gòu)筑的具有層狀、孔徑為2~30nm空腔結(jié)構(gòu)的共面三均三嗪為基本結(jié)構(gòu)單元的多聚類(lèi)化合物。本發(fā)明還公開(kāi)了該材料的制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明具有對(duì)放射性元素⁹⁰Sr吸附性強(qiáng)、選擇性好的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及分析檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種功能化石墨相氮化碳材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來(lái)，世界能源問(wèn)題日漸凸顯，核能面臨著新的發(fā)展機(jī)遇。然而，核反應(yīng)堆使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的“乏燃料”， 乏燃料含有大量未用完的可增殖材料²³⁸U 和²³²Th，新生成的易裂變材料²³⁹Pu、²³⁵U和²³³U 以及輻照過(guò)程中產(chǎn)生的镎、镅、鋦等超鈾元素，此外還有高放熱核素⁹⁰Sr、¹³⁷Cs 和⁹⁹Tc 等，這些放射性物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境后會(huì)嚴(yán)重影響人類(lèi)的健康。另外，核泄漏問(wèn)題目前也受到了廣泛關(guān)注，尤其是2011年日本的福島核電站發(fā)生泄漏后約630000-770000 TBq 的放射性核素（包括⁹⁰Sr、¹³¹I、¹³⁴Cs 和¹³⁷Cs 等）侵入外界環(huán)境，導(dǎo)致周?chē)h(huán)境的土壤、空氣和水受到嚴(yán)重污染。

⁹⁰Sr 的放射性半衰期長(zhǎng)達(dá)29 年，生物毒性很強(qiáng)，容易聚集在生物體的骨豁內(nèi)且難以排出體外。⁹⁰Sr 進(jìn)入骨組織后，蓄積于靠近骨髓腔的無(wú)機(jī)質(zhì)中，輻射骨髓，導(dǎo)致白細(xì)胞、紅細(xì)胞和血小板都顯著減少，發(fā)生再生性障礙，長(zhǎng)期受到鍶輻射會(huì)導(dǎo)致白血病和骨肉瘤的發(fā)生。因此食品和環(huán)境水樣中放射性核素⁹⁰Sr樣品前處理及痕量檢測(cè)一直受到人們的廣泛關(guān)注，對(duì)其的吸附萃取與檢測(cè)研究具有非常重要的意義 (P.J. Reddy, V. Pulhani, J Radioanal Nucl. Chem.,2017 (314), 359–370) 。

由于環(huán)境水樣或食品中的放射性核素⁹⁰Sr具有體系復(fù)雜、放射性濃度較低，核素的存在形式多樣和缺乏標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)等特點(diǎn)，因此，放射性核素⁹⁰Sr的檢測(cè)通常都要經(jīng)過(guò)樣品前處理后才能夠進(jìn)行分析測(cè)定。目前，關(guān)于環(huán)境水樣或食品中放射性核素⁹⁰Sr樣品前處理的主要方法有：化學(xué)沉淀法、溶劑萃取法、膜蒸餾法和色譜柱法等。這些方法具有容易受到復(fù)雜基質(zhì)干擾，前處理過(guò)程較復(fù)雜，選擇性較差，洗脫過(guò)程中使用的酸溶液對(duì)儀器和設(shè)備造成嚴(yán)重的損害，會(huì)造成二次污染等缺點(diǎn)。因此，發(fā)展和建立一種綠色制備、選擇性好、集萃取與檢測(cè)于一體的樣品前處理材料與方法意義重大 (M. Khayet, Desalination, 2013(321),60-66; R. Kamaraj, S. Vasudevan , Chem. Eng. Res. Des., 2015(93), 522-530) 。

石墨相氮化碳材料因其廉價(jià)易得、節(jié)能環(huán)保并具有優(yōu)異的物理性質(zhì)和穩(wěn)定的化學(xué)性能成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)材料。近年來(lái)，研究表明石墨相氮化碳材料，尤其是金屬摻雜石墨相氮化碳材料具有良好的光催化活性，在環(huán)境污染治理和清潔能源等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。研究表明，在石墨相氮化碳材料中摻雜金屬元素，可以提高材料的比表面面積，增強(qiáng)其熱穩(wěn)定性，形成具有特殊空腔結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。然而，到目前為止，還未有將金屬摻雜的石墨相氮化碳材料應(yīng)用于放射性元素萃取的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種對(duì)放射性元素⁹⁰Sr吸附性強(qiáng)，選擇性好的功能化石墨相氮化碳材料。

本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供該功能化石墨相氮化碳材料的制備方法。