[发明专利]一种离子液体共价键合固载硅基材料，制备方法及其应用

说明书

本发明公布了一种离子液体共价键合固载硅基材料，制备方法及其应用，通过利用电离辐射技术，在烷基化的二氧化硅基材上接枝聚合导入含有不饱和双键的离子液体单体，得到一系列含有不同结构离子液体共价键合固载的硅基吸附分离材料。本发明涉及的制备方法具有方法简单，产物效率高，原料廉价易得等优点。用本方法合成的硅基吸附材料具有很好的机械强度，化学稳定性和耐辐照性，对铼和锝具有选择性好、吸附速度快，吸附容量大、易于再生和可循环使用等优点，在环境保护，湿法冶金，核燃料循环领域具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于吸附材料的制备方法和应用，更具体地，涉及一种离子液体共价键合固载硅基材料，制备方法及其应用。

背景技术

随着化石能源短缺和环境污染问题日益严峻，大力发展核电成为解决能源短缺和环境污染问题的重要途径。然而，核电站在产生能源的同时，也会产生大量核废料，其中，⁹⁹锝是放射性废物长期处置及环境安全评价中最重要的核素之一，其具有裂变产率高、半衰期长、环境迁移率高等特点。含有⁹⁹锝的放射性废液经过地质埋藏之后，⁹⁹锝很容易通过土壤迁移扩散到地下水中对环境造成污染。因此，发展针对高放废液和环境地下水中锝的高效分离技术，对核能发展和环境安全都具有重要意义。

锝最常见的存在形态为高锝酸根离子(TcO₄^-)，由于其具有放射性，通常使用与其化学性质和离子半径相似的非放射性的高铼酸根离子(ReO₄^-)对其进行模拟研究。需要指出的是，铼本身也是世界上最为稀缺的金属资源之一，其具有优异的耐高温性能和抗蠕变性能，被广泛应用于航空航天等诸多领域。因此，分离回收铼也具有重要的研究价值和应用前景。

目前研究最多的分离回收锝和铼的方法主要是萃取法和吸附法。其中，萃取法分离过程中需要使用大量难以回收处理的萃取剂和易燃、易挥发的有机溶剂，很容易产生安全问题和对环境造成二次污染。在吸附法的研究中，大多吸附剂是以有机高分子材料为基材，这些材料耐辐照性能较差，不适合用于实际的高放废液中。以无机材料为基材的吸附材料具有机械强度高、耐酸性和耐辐照性能好等优点，但是很多无机吸附材料存在吸附容量低，选择性差的问题。因此，发展一种耐辐照性能和吸附性能优异的吸附材料具有重要意义。

离子液体是一种新型绿色溶剂，其具有挥发性低、稳定性高、可设计性强等性质，应用于萃取分离放射性核素可以避免传统有机溶剂的缺点。但是离子液体的液液萃取体系存在成本高、利用率低和回收困难等问题，限制其实际应用。将离子液体键合固载到固体无机材料上能有效结合液液萃取和离子交换色层技术的优势，同时具有很好的耐辐照性能，在放射性核素分离领域具有广泛的应用前景。娄振宁等人(申请公布号CN106824113A)公布了一种咪唑类离子液体改性壳聚糖吸附剂的制备及其吸附铼的应用，取得了很好的效果，但是壳聚糖等天然高分子材料作为基材的吸附剂耐辐照性能较差，难以应用于高放废液的分离处理。李英等人(申请公布号CN108620024A)将一系列N-长链烷基咪唑离子液体固载到硅胶材料上用于多环芳烃的吸附，邱洪灯等人(申请公布号CN110404520A)制备了一种烷基咪唑型离子液体功能化奎宁硅胶色谱固定相用于分离磺胺类药物，这些研究都是通过硅烷偶联剂上的官能团与咪唑离子液体发生化学反应将其固载到硅基材料上，然而这类反应活性较低，需要较高的温度和较长的反应时间。因此，发展一种简便高效的离子液体键合固载二氧化硅的制备方法具有重要意义。

辐射接枝技术相对于传统的化学方法具有无需引发剂，反应条件温和，操作简便，易于控制，对基材和单体可选择性高等优点。许零等人(Journal ofHazardous Materials324(2017)711–723)通过辐射接枝技术在烷基化硅上接枝乙烯基咪唑和乙烯基吡啶，通过质子化和季胺化之后用于吸附铼，取得了很好的效果。然而，目前关于辐射接枝技术直接应用于离子液体键合固载二氧化硅的文献和专利尚未见报道。

发明内容