[發明專利]一種用于同位素豐度提升的鋁基催化劑及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202310373724.X
• 申請日: 2023-04-06
• 公開（公告）號: CN116328848A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 劉振興;王飛;胡石林;熊偉;馬川;金超;張平柱;呂衛星
• 申請（專利權）人: 安徽中核桐源科技有限公司
• 主分類號: B01J31/28
• 分類號: B01J31/28;B01J35/04;B01D59/28;B01J35/02
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 韓迎之

本發明屬于催化劑的制備技術領域，本發明公開了一種用于同位素豐度提升的鋁基催化劑及其制備方法與應用。本發明通過γ?氧化鋁與鎳前驅體和鈷前驅體的結合得到催化活性物質，后將催化活性物質負載于微孔陶瓷上，最后利用聚四氟乙烯粉末對負載后的催化劑進行表面疏水處理得到鋁基催化劑。本發明所得鋁基催化劑具有明顯的疏水性，避免反應物對催化劑的滲透，提高了催化劑的穩定性和催化活性；本發明通過微孔陶瓷粉體作為載體，提高了催化活性物質的負載量，進一步提高了催化活性，提高了同位素的豐度，所得鋁基催化劑具有優異的穩定性。且本發明所述制備工藝簡單，成本低，適合大范圍的推廣應用。

技術領域

本發明涉及催化劑的制備技術領域，尤其涉及一種用于同位素豐度提升的鋁基催化劑及其制備方法與應用。

背景技術

在精餾富集高豐度同位素產品的過程中，在同位素產品富集到80～90％的時候，同時富集多種同位素，同位素的富集濃度可到11％左右，由于同位素的分離系數很小，分離需要上千塊理論板，僅通過精餾法很難將其分離，嚴重影響了高豐度同位素產品的富集，所以需要通過一種方法提高同位素豐度。為了解決這一問題，現有技術通常采用催化交換反應方法提高同位素豐度，以此得到高豐度的同位素產品。

然而，現有的提高催化劑豐度的催化劑通常是載體負載催化劑的形式，如常用載體有多孔碳、二氧化硅、多孔的硅酸金屬粉末等。上述催化劑存在催化效率低，對同位素豐度的提升效果差，制備工藝復雜，成本高等問題。因此，發展一種可以大范圍提高同位素豐度且催化效率高的催化劑成為本領域亟需。

發明內容

本發明的目的為提供一種用于同位素豐度提升的鋁基催化劑及其制備方法與應用，以解決現有的同位素分離所用催化劑存在催化效率低，對同位素豐度的提升效果差，制備工藝復雜，成本高的問題。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明提供了一種用于同位素豐度提升的鋁基催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)將γ-氧化鋁、鎳前驅體和鈷前驅體混合后順次進行干燥和煅燒，得到鋁基活性物質；

(2)將鋁基活性物質、微孔陶瓷和表面活性劑混合，得到負載鋁基活性物質的陶瓷材料；

(3)將負載鋁基活性物質的陶瓷材料和聚四氟乙烯粉末混合研磨，得到鋁基催化劑。

作為優選，所述γ-氧化鋁為經表面處理的γ-氧化鋁；表面處理的具體步驟為：將γ-氧化鋁和硫酸溶液混合后順次進行水熱處理和焙燒得到經表面處理的γ-氧化鋁；所述經表面處理的γ-氧化鋁的粒徑為1～5μm。

作為優選，所述硫酸溶液的質量分數為30～50％，γ-氧化鋁和硫酸溶液的質量體積比為1～3g：20～30mL；所述水熱處理的溫度為100～120℃，水熱處理的時間為3～5h；所述焙燒的溫度為600～650℃，焙燒的時間為3～4h。

作為優選，所述鎳前驅體為硫酸鎳、硝酸鎳和氯化鎳中的一種或多種；所述鈷前驅體為硫酸鈷和/或硝酸鈷；所述γ-氧化鋁、鎳前驅體和鈷前驅體的質量比為5～8：1～2：1～3。

作為優選，所述干燥的溫度為70～100℃；所述煅燒的溫度為200～400℃，煅燒的時間為3～4h。

作為優選，所述微孔陶瓷的粒徑為20～50mm；所述表面活性劑為烷基酚聚氧乙烯醚、碳脂肪醇聚氧乙烯醚和脂肪酸聚氧乙烯酯中的一種或多種；所述鋁基活性物質和微孔陶瓷的質量比為1：5～10；所述鋁基活性物質和表面活性劑的質量體積比為1g：8～12mL。

作為優選，所述聚四氟乙烯粉末的粒徑為1～3μm；所述負載鋁基活性物質的陶瓷材料和聚四氟乙烯粉末的質量比為1：0.4～0.8。

作為優選，所述混合研磨的轉速為100～200r/min；所述混合研磨的球料比為4～5：1；所述混合研磨的時間為1～2h。