[發(fā)明專利]一種石墨烯氣凝膠在光催化去除鈾中的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010541640.9
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111627588B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王哲;黃麗欽;張康杰;王祥科
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號: G21F9/12
• 分類號: G21F9/12;B01J21/18;B01J35/00;B01J35/04
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562
• 代理人: 謝秀娟

本發(fā)明公開一種石墨烯氣凝膠在光催化去除鈾中的應(yīng)用，將石墨烯氣凝膠放入含鈾溶液中，加入甲醇犧牲劑，于暗箱內(nèi)攪拌接觸，之后打開光源進(jìn)行光催化反應(yīng)，使其中的鈾得以去除；本發(fā)明還公開了上述石墨烯氣凝膠的制備方法，以石墨為原料，制備氧化石墨烯，并配制氧化石墨烯水溶液然后進(jìn)一步超聲攪拌，將氧化石墨烯片層進(jìn)一步剝離得到混合液；所得混合液置于高溫焙燒后冷卻，產(chǎn)物清洗后冷凍干燥得所述石墨烯氣凝膠；本發(fā)明制備的石墨烯氣凝膠對鈾具有優(yōu)異的光催化性能，去除容量高達(dá)1050mg/g，且循環(huán)使用5次以后仍具有很高的活性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)境污染治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種石墨烯氣凝膠在光催化去除鈾中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

作為化石燃料的替代能源，核能可以提供廉價的電能，同時不釋放溫室氣體，是未來能源發(fā)展的方向。鈾是一種重要的核燃料，隨著核能的蓬勃發(fā)展，對鈾的需求量也逐年增加。此外，在核燃料循環(huán)以及意外核事故過程中會產(chǎn)生含鈾廢水，污染環(huán)境的同時也威脅著人類的健康。因此，積極開采鈾資源，進(jìn)一步發(fā)展燃料后處理技術(shù)，尋求新型方法和材料用于含鈾廢水的處理，是保護(hù)環(huán)境以及緩解我國鈾資源短缺問題的關(guān)鍵。在各種方法中，吸附法由于操作簡單、吸附劑可設(shè)計等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。然而吸附劑表面的活性位點(diǎn)限制了吸附容量的進(jìn)一步提升，需要開發(fā)新的方式打破活性位點(diǎn)的限制。光催化法由于具有高效、環(huán)境友好、節(jié)能等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于污水治理領(lǐng)域。研究學(xué)者已經(jīng)合成一些催化劑(C₃N₄，TiO₂，MOFs等)將水中易溶于水的U(VI)還原為微溶于水的U(IV)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對水中鈾的去除。但是，這些實(shí)驗(yàn)大多需要在惰性氣氛下進(jìn)行，大大限制了其在實(shí)際應(yīng)用中的推廣。此外，暴露在空氣中的光催化過程更為復(fù)雜，光催化機(jī)理尚不明確，因而在空氣中的光催化材料和機(jī)理亟需探究。由氧化石墨烯還原而形成的石墨烯氣凝膠(GA)，也被稱為3D石墨烯，已經(jīng)在環(huán)境和催化領(lǐng)域有所應(yīng)用。它通常作為一種骨架材料負(fù)載活性物質(zhì)如TiO₂,Fe₃O₄或ZnO等而獲得較高的光催化活性，用于金屬離子的光催化去除。然而將石墨烯氣凝膠用于鈾的光催化去除并探究其光催化機(jī)理的研究尚未報道。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種石墨烯氣凝膠在光催化去除鈾中的應(yīng)用。

一種石墨烯氣凝膠在光催化去除鈾方面的應(yīng)用。

優(yōu)選的，包括以下步驟：將石墨烯氣凝膠放入含鈾溶液中，加入甲醇作為犧牲劑，于暗箱內(nèi)攪拌接觸，之后打開光源進(jìn)行光催化反應(yīng)，使其中的鈾得以去除。

優(yōu)選的，打開氙燈(350W)，置入420nm濾光片模擬可見光，進(jìn)行光催化反應(yīng)

優(yōu)選的，所述含鈾溶液的pH值為1-10，濃度為0.1-1mM；石墨烯氣凝膠與含鈾溶液的固液比為1g:(1-200)mL。

優(yōu)選的，暗箱攪拌接觸時間為1h。

優(yōu)選的，在溶液中甲醇的加入體積為溶液總體積的4％。

優(yōu)選的，當(dāng)鈾溶液中含有氯離子時，在進(jìn)行鈾去除前，先對其中的氯離子進(jìn)行去除或者在鈾溶液中引入醋酸根離子。

優(yōu)選的，所述鈾溶液中氯離子濃度0.1-10mM，所述醋酸根離子濃度為0.4mM。

本發(fā)明還提供上述的用于光催化除鈾的石墨烯氣凝膠的制備方法，包括以下步驟：

(1)以石墨為原料，制備氧化石墨烯，并配制氧化石墨烯水溶液備用；

(2)步驟(1)配制的氧化石墨烯水溶液超聲攪拌，將氧化石墨烯片層進(jìn)一步剝離得到混合液；

(3)將步驟(2)制備的混合液置于140-220℃條件下高溫焙燒后冷卻，產(chǎn)物清洗后冷凍干燥得所述石墨烯氣凝膠。