[发明专利]一种钽掺杂纳米氧化钨吸附材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钽掺杂纳米氧化钨吸附材料的制备方法，属于无机功能材料技术领域。

背景技术

⁹⁰Sr是裂片溶液中重要的释热核素，如能将其分离出来，可大大降低放射性废液后续处理费用，但从裂片酸性溶液中分离⁹⁰Sr是非常具有挑战性的工作（张华明等在同位素，2009，22(4)：237-246）。无机材料由于具有耐高温，抗辐射，并可很方便地装柱，操作流程比较简单的优点，常应用于放射性废液处理中。其中沸石类多孔无机材料是应用较多的低放废液处理材料，从结构上看，沸石是一类有若干顶角相连的[SiO₄]^4-和[AlO₄]^5-四面体组成的硅铝酸骨架化合物。骨架中连通的孔道、孔穴使沸石拥有很大的内表面积，特别是当“沸石水”逸出后，通道和空隙更加空旷，相应内表面积更加巨大（空隙率可以达到50%以上，孔道或空腔直径一般在0.6-1.5nm之间），然而在传统的四面体骨架分子筛中存在过渡金属离子难引入、易脱出的缺点，很难对其孔道和孔型进行控制与改进。

50年来，化学家们希望通过对这类材料的骨架类型、孔穴形状、孔道分布、空腔体积以及结构单元所带的电荷等因素进行有效组合、调控，以拓展其结构，探索其性能，并扩大其应用范围。结构的改造主要途径是使用其它阳离子如Ga³⁺、Ge⁴⁺、P⁵⁺等离子代替骨架中的阳离子。这种技术已经导致了大量的多孔氧化物出现，八面体多孔材料就是其中之一。与四面体多孔化合物相比，目前对八面体多孔材料的研究相对少，其主要原因之一是八面体分子筛材料相对较少，仅有钙锰矿和SOMS(详见May N,Akhilesh T等在J.Am.Chem.Soc.2002,124:1704)两例。

六方相氧化钨（hex-WO₃）是一类具有有八面体配位结构的无机多孔材料，最近Luca等人报道，晶态微孔六方相氧化钨在1mol/L硝酸溶液中对⁹⁰Sr具有非常高的离子交换容量，负载有⁹⁰Sr的HTB通过烧结等方式可以直接转化为陶瓷固化体，可以用于处理澳大利亚裂变⁹⁹Mo同位素生产线的强酸性放射性废物（详见Vittorio Luca等在Inorg.Chem.2009,48,5663–5676）。将变价过渡金属离子引入微孔骨架结构中是获得高效分离材料的有效手段之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钽掺杂纳米氧化钨吸附材料的制备方法，其特点是将过渡金属离子钽引入WO₆八面体结构中，以Ta⁵⁺代替部份W⁶⁺，使整个八面结构具有较大比表面积、较多负电荷、更有利Sr²⁺离子的交换。

本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。

钽掺杂纳米氧化钨吸附材料的制备方法包括以下步骤：

（1）称取钨酸钠7～10份，优选为8.5～9份，置于聚四氟乙烯反应釜中，加入的二次蒸馏水7～10份，优选为8.5～9份，搅拌使其充分溶解；

（2）在上述溶液中加入浓度为0.05mol/L不同量的的五氯化钽乙醇溶液，使溶液Ta/W摩尔比为0.01～0.18、优选为0.05～0.12，继续搅拌，充分混合；

（3）将浓度为2～3mol/L的盐酸溶液7～10份，优选为8.5～9份，和浓度为0.4～0.5mol/L、的硫酸铵溶液7～10份，优选为8.5～9份，加入上述聚四氟乙烯反应釜中，搅拌0.5～1h；

4）再将聚四氟乙烯反应釜密封，置于程序烘箱中，升温和降温速率分别控制为1～2℃/min，在温度170～200℃、优选为170℃～180℃的水热处理24～48h.取出反应釜，冷却至室温.将反应产物分别用蒸馏水洗涤至中性，再置于温度-40℃冷冻干燥机中冷冻干燥24～48h，获得钽掺杂六方相氧化钨纳米材料；

钽掺杂六方相氧化钨纳米材料用于放射性废液处理中的Sr²⁺吸附。

结构表征与性能测试：

1、采用Y-4Q型X射线衍射仪（XRD）对不同钽掺杂量获得hex-WO₃样品的物相进行分析，

结果详见图1所示。