[发明专利]铁基纳米合金材料及制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁基纳米合金材料及制备方法及用途，属于大范围内从海水中提取铀资源技术。

背景技术

能源问题已经越来越限制着人类的发展，传统能源如石油，煤炭等已经无法满足人类日益增长的需要，20世纪以来的多次石油危机使人们认识到了发展新能源的必须性与迫切性。在所有的新能源中，核能是最有可能成为常规能源的大规模替代物，铀资源是核能发展的核心，世界上平均每年所消耗的大约7.0×10⁷kg的U基本上都是从铀矿中提取的，全世界适合开采的铀矿只有3.0×10⁹kg，即使把低品位的铀矿及其副产品铀化物，以及所有库存计算在内，总量也不会超过5.0×10⁹kg，仅够使用几十年，而海水中的铀储量大约为4.0×10¹²kg，是陆地储量的1000倍，是重要的铀资源来源，从海水中进行铀的提取与富集，具有重大的战略意义及经济价值，因此，开展海水中铀资源提取的研究势在必行。目前，常用从海水中提铀的材料有无机类材料、有机类材料和无机/有机杂化材料。无机材料包括蒙脱土、硅藻土、海泡石、二氧化锰、碱式碳酸锌、水合氧化钛(HTO)等，有机类材料包括膦酸系列、氨基膦酸系列、偕胺肟基化合物系列等，无机/有机杂化材料包括蒙脱土/聚丙烯、凹凸黏土/聚丙烯酸胺、蒙脱土/聚甲基丙烯酸、硅藻土/聚丙烯腈等。其中，由于无机材料具有吸附容量小，选择性差等缺点，有机类吸附材料具有吸附速率慢、吸附容量低，机械强度弱等缺点，无机/有机吸附材料虽然具有吸附速率快和吸附量大，吸附选择性好等优点，但是由于其合成方法复杂，不易操作，材料不能循环利用，且有机物本身对环境带来污染等缺点而未能被广泛使用，因此，开发一种新的用于海水提铀吸附材料显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种高比表面积，机械性能好，合成简单，

耐腐蚀，可以循环利用的铁基纳米合金材料。

本发明的第二个目的是提供一种制备过程简单的铁基纳米合金材料的制备方法。

本发明的第三个目的是提供一种铁基纳米合金材料在海水提铀的应用。

本发明的技术方案概述如下：

一种铁基纳米合金材料，所述用于海水提铀的吸附材料是铁基纳米合金材料。

一种铁基纳米合金材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）铁基纳米合金材料的分散剂的配制：按体积比为1-3:1的比例，将500-600ml体积浓度为95%的乙醇水溶液加入到无氧去离子水中，混匀，调节pH值为8-10；

（2）亚磷酸溶液的配制：将亚磷酸钠溶解于步骤（1）制得的溶液中，配成3-4mol/L的亚磷酸溶液；

（3）硫酸亚铁溶液的配制：将硫酸亚铁溶解于步骤（1）制得的溶液中，配成1-2mol/L硫酸亚铁溶液；

（4）在通N₂保护、搅拌的条件下，按体积比为1:0.8-1的比例，将步骤（2）获得的亚磷酸溶液以2-4ml/min的速度滴加到50-70℃步骤（3）获得的硫酸亚铁溶液中，调节pH为10-12，反应3-4小时，得到棕黑色沉淀；

（5）磁分离步骤（4）得到的棕黑色沉淀，得到磁性物质，用去离子水和体积浓度为90%-95%的乙醇水溶液洗涤，于60-80℃真空干燥8-10h，得到铁基纳米合金材料。

所述步骤（1）铁基纳米合金材料的分散剂的配制优选为：按体积比为2:1的比例，将550ml体积浓度为95%的乙醇水溶液加入到无氧去离子水中，混匀，调节pH值为9。

所述步骤（4）为：在通N₂保护、搅拌的条件下，按体积比为1:1的比例，将步骤（2）获得的亚磷酸溶液以3ml/min的速度滴加到60℃步骤（3）获得的硫酸亚铁溶液中，调节pH为11，反应3小时，得到棕黑色沉淀。

所述步骤（5）为：磁分离步骤（4）得到的棕黑色沉淀，得到磁性物质，用去离子水和体积浓度为95%的乙醇水溶液洗涤，于70℃真空干燥9h，得到铁基纳米合金材料。

上述方法制备的一种铁基纳米合金材料。

一种铁基纳米合金材料在海水提铀的应用。

本发明的一种铁基纳米合金材料具有高比表面积，机械性能好，合成简单，可以循环利用，实验表明，一种铁基纳米合金材料在海水复杂环境下吸附痕量、微量铀，使用效果较好，材料耐腐蚀，具有对海水中铀资源的高效深度吸附效果，对海水资源的开发及消除放射性铀污染有着十分重要的意义。本发明的方法过程简单，易回收，能循环利用。

附图说明