[發明專利]偕胺肟改性二氧化硅納米微球復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201910801219.4
• 申請日: 2019-08-28
• 公開（公告）號: CN110508249B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 匙芳廷;曾毅楊;肖寒;丁藝;潘寧;丁聰聰;茍涵;梁丹;吳昊巖;張愛
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/28;B01J20/30;G21F9/12;G21F9/20;C22B3/24;C22B60/02
• 代理公司: 成都希盛知識產權代理有限公司 51226
• 代理人: 廖文麗;武森濤

本發明涉及一種偕胺肟改性二氧化硅納米微球復合材料及其制備方法，屬于材料技術領域。本發明所述的偕胺肟改性二氧化硅納米微球復合材料的制備方法的工藝如下：SiO₂微球→SiO₂?NH₂→SiO₂?Br→SiO₂?PAN→SiO₂?PAO。本發明的丙烯晴接枝到二氧化硅上的方法，相對于傳統方法反應條件溫和，對體系中的氧含量不敏感，反應徹底，可通過控制丙烯腈的量，達到控制接枝率的目的。本發明制備的偕胺肟改性二氧化硅納米微球復合材料，具有較多的吸附位點，飽和吸附量高，能高效吸附鈾。

技術領域

本發明涉及一種偕胺肟改性二氧化硅納米微球復合材料及其制備方法，屬于材料技術領域。

背景技術

鈾是核燃料的重要組成元素，它對我國的工業、國防以及科技發展都有著非凡意義。采用合理高效的技術方法將含鈾溶液中的鈾資源進行吸附回收處理，不僅可以提高鈾資源的利用率，還能夠減輕含鈾廢水對環境所造成的破壞。

有機/無機納米復合材料具有良好的性能特點，該材料在很多領域應用廣泛。在眾多無機納米材料中，二氧化硅來源廣泛、價格低廉、耐輻照穩定性好、機械性能強、有良好的生物相容性等諸多優點，通過一定改性方法可制得性能良好的材料。通常對二氧化硅進行表面改性常使用小分子改性劑，如表面活性劑、硅烷偶聯劑等，聚合物改性二氧化硅在吸附材料設計方面具有明顯優勢。目前二氧化硅表面接枝聚合物的方法主要有“graftingfrom”與“grafting to”兩種方法，其中“grafting to”即在納米粒子表面引入具有反應活性的官能團，如羧基、氨基等。

高學超,高保嬌.接枝型偕胺肟樹脂/SiO₂功能復合微粒的制備[J].應用化學,2010(3):313-317.公開了一種接枝型偕胺肟樹脂/SiO₂功能復合微粒的制備方法，用偶聯劑γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)對微米級硅膠進行了表面化學改性，采用溶液聚合法，在改性硅膠微粒表面接枝丙烯腈(AN)，制備了接枝微粒PAN/SiO₂。用鹽酸羥胺對接枝PAN進行偕胺肟(AO)化轉變，制得了接枝有偕胺肟樹脂(PAO)的復合型功能微粒PAO/SiO₂。采用紅外光譜(FT—IR)、熱失重(TGA)及掃描電子顯微鏡(SEM)等測試技術，對接枝微粒PAN/SiO₂以及功能微粒PAO/SiO₂進行了表征，考察了制備條件對AN的接枝聚合過程及對PAN的偕胺肟化轉變過程的影響規律。結果表明，適宜的接枝聚合條件為：引發劑質量分數為1.5％，反應溫度為75℃。接枝聚合5h可制得接枝度為0.14g/g的接枝微粒PAN/SiO₂。受偕胺肟基團空間位阻的影響，PAN的偕胺肟化轉變反應不能進行徹底，PAN接枝分子量不能控制，分子量分布較寬，接枝率較低。適宜的PAN/SiO₂偕胺肟化轉變反應條件為：介質pH值為6～7，溫度70℃，反應時間4h。所制得的功能微粒PAO/SiO₂腈基轉化率約為78％。

申請號為201410853527.9的專利申請公開了一種偕胺肟基乙烷橋鍵介孔二氧化硅的制備方法。所述方法分為兩個步驟，首先在二氧化硅硅膠孔道中引入氰基，且在孔壁中橋鍵了乙烷基團合成功能化介孔二氧化硅材料，然后在此基礎上合成偕胺肟基乙烷橋鍵二氧化硅介孔材料。本發明方法合成的復合材料具有規則的介孔結構和較大的比表面積，對鈾有較好的吸附性能以及良好的再生吸附能力，在放射性廢水處理及鈾回收方面具有良好的應用前景。然而其改性偕胺肟基功能基團為小分子，吸附位點相對較少。

發明內容

本發明要解決的第一個技術問題是提供一種新的偕胺肟改性二氧化硅納米微球復合材料的制備方法。

為解決本發明的第一個技術問題，本發明所述的偕胺肟改性二氧化硅納米微球復合材料的制備方法的工藝如下：