海洋鈾、鋰資源開發(fā)的關鍵材料制備及其性能研究
發(fā)布時間：2021-11-10 17:11
有限的資源和無限制的人口增長推動著社會對非常規(guī)工業(yè)金屬和礦物能源的需求。海洋中鈾含量大約是陸地的1000倍,鋰含量是陸地上鋰儲量的四個數(shù)量級,無處不在的海水幾乎可以作為全球鈾、鋰資源源源不斷的來源。MOF基納米吸附劑具有獨特的多孔結構和超高的比表面積,對鈾具有快速吸附速率和突出選擇性,是提鈾領域一類新型吸附劑,但不易回收等缺點限制了其在海水提鈾領域的應用。此外,針對目前報道的沉淀法,吸附法,萃取法和電滲析等方法用于海水提鋰條件苛刻,最近報道了一種電化學海水提鋰的方法,是基于固態(tài)電解質（SSE）結構的半電池,具有高的鋰離子提取速率,但目前該領域還很有限。在本文中,我們開發(fā)了一種具有大比表面積、高結合位點、高效快速提鈾性能的易回收的超親水多孔納米復合材料膜用于海水提鈾;制備了一種超致密（99.2%）,具有優(yōu)異電化學性能和超高提鋰速率的石榴石型SSE用于海水提鋰。（1）開發(fā)了一種新型的MOF-聚（偕胺肟）復合高滲透多孔鈾吸附膜。利用聚丙烯腈（PAN）在DMF溶液中溶解的特性,將PAN溶解在制備UIO-66的前驅液中,原位合成UIO-66-PAN,肟化得UIO-66-PAO納米復合材料。我們利...
【文章來源】：海南大學海南省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：55 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
UO22+插層于KMS-1材料示意圖（Manosetal.，2012）
海洋鈾、鋰資源開發(fā)的關鍵材料制備及其性能研究4表1.1用聚乙二醇纖維類材料對海水鈾回收的研究進展（Oyolaetal.，2016）Table1.1SummaryofshapedPEfibroussupportsinvestigatedforseawateruraniumrecovery.(Oyolaetal.，2016)Wang課題組最近報道了聚（偕胺肟）基的各類高分子材料用于海水提鈾的研究。如WangDong報道的全肟化納米纖維實現(xiàn)高效快速提鈾的研究，在8ppm模擬海水中提鈾性能可高達951mgg-1（Wangetal.，2018），如圖1.2所見；在全肟化納米纖維研究的基礎上又研究了多孔超親水纖維，在8ppm模擬海水中提鈾性能可高達1089.36mgg-1（Yuanetal.，2019）；此外，我們還制備了聚（偕胺肟）水凝膠，在8ppm模擬海水中提鈾性能為718mgg-1，在32ppm模擬海水中性能為1279mgg-1（Maetal.，2019）；聚（偕胺肟）功能化的海綿多孔材料，在真實海水中提鈾性能為5.84mgg-1（Wangetal.，2019）等。
海洋鈾、鋰資源開發(fā)的關鍵材料制備及其性能研究6氧化石墨烯/偕胺肟水凝膠用于海水提鈾，飽和吸附量為398mgg1（Wangetal.，2016）。（2）共價有機框架材料（CovalentOrganicFrameworks,COF）和多孔有機聚合物材料（PorousOrganicPolymers,POP）Ma課題組是第一個研究COF材料在海水提鈾領域應用的小組，由均苯三甲酰氯和對苯二胺以2：3的摩爾比所制備CCOF-SCUI在135ppm鈾溶液中提鈾性能為50mgg1（Baietal.，2014）；均苯三甲酰氯和對苯二胺以4：3的摩爾比制備的COF-HBI提鈾性能為211mgg1（Lietal.，2015）；最新進展將共軛碳-碳三鍵包含到COF結構中制備多官能團化的COF，研究報道COF-TCD吸鈾性能為140mgg1，COF-TCD-CN吸鈾性能為55mgg1，COF-TCD-AO吸鈾性能為67mgg1，COF-TCD-OH吸鈾性能為72mgg1（Baietal.，2016），如圖1.3和1.4所示；此外，Ma和同事最近還報道了一種基于PPN-6結構的功能化多孔有機聚合物PPN-6-AO，在7.9ppm鈾溶液中提鈾性能為40mgg1（Lietal.，2017）。圖1.3微波合成COFTCD（Baietal.，2016）Fig.1.3MicrowavesynthesistoformtheCOFTCD.(Baietal.，2016)
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鋰離子吸附劑（H2TiO3）的合成及吸附性能（英文）[J]. 石西昌,張志兵,周定方,張麗芬,陳白珍,余亮良. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(01)
[2]Mesoporous silica SBA-15 functionalized with phosphonate and amino groups for uranium uptake[J]. WANG XiaoLiang 1,2,YUAN LiYong 2,3,WANG YanFei 1*,LI ZiJie 2,3,LAN JianHui 2,3,LIU YaLan 1,2,FENG YiXiao 2,3,ZHAO YuLiang 2,3,CHAI ZhiFang 2 & SHI WeiQun 2,3* 1 Department of Applied Chemistry,School of Chemistry and Chemical Engineering,University of South China,Hengyang 421001,China 2 Key Laboratory of Nuclear Analytical Techniques,Institute of High Energy Physics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China 3 Key Laboratory for Biomedical Effects of Nanomaterials & Nanosafety,Institute of High Energy Physics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China. Science China（Chemistry）. 2012(09)
本文編號：3487625
【文章來源】：海南大學海南省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：55 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
UO22+插層于KMS-1材料示意圖（Manosetal.，2012）
海洋鈾、鋰資源開發(fā)的關鍵材料制備及其性能研究4表1.1用聚乙二醇纖維類材料對海水鈾回收的研究進展（Oyolaetal.，2016）Table1.1SummaryofshapedPEfibroussupportsinvestigatedforseawateruraniumrecovery.(Oyolaetal.，2016)Wang課題組最近報道了聚（偕胺肟）基的各類高分子材料用于海水提鈾的研究。如WangDong報道的全肟化納米纖維實現(xiàn)高效快速提鈾的研究，在8ppm模擬海水中提鈾性能可高達951mgg-1（Wangetal.，2018），如圖1.2所見；在全肟化納米纖維研究的基礎上又研究了多孔超親水纖維，在8ppm模擬海水中提鈾性能可高達1089.36mgg-1（Yuanetal.，2019）；此外，我們還制備了聚（偕胺肟）水凝膠，在8ppm模擬海水中提鈾性能為718mgg-1，在32ppm模擬海水中性能為1279mgg-1（Maetal.，2019）；聚（偕胺肟）功能化的海綿多孔材料，在真實海水中提鈾性能為5.84mgg-1（Wangetal.，2019）等。
海洋鈾、鋰資源開發(fā)的關鍵材料制備及其性能研究6氧化石墨烯/偕胺肟水凝膠用于海水提鈾，飽和吸附量為398mgg1（Wangetal.，2016）。（2）共價有機框架材料（CovalentOrganicFrameworks,COF）和多孔有機聚合物材料（PorousOrganicPolymers,POP）Ma課題組是第一個研究COF材料在海水提鈾領域應用的小組，由均苯三甲酰氯和對苯二胺以2：3的摩爾比所制備CCOF-SCUI在135ppm鈾溶液中提鈾性能為50mgg1（Baietal.，2014）；均苯三甲酰氯和對苯二胺以4：3的摩爾比制備的COF-HBI提鈾性能為211mgg1（Lietal.，2015）；最新進展將共軛碳-碳三鍵包含到COF結構中制備多官能團化的COF，研究報道COF-TCD吸鈾性能為140mgg1，COF-TCD-CN吸鈾性能為55mgg1，COF-TCD-AO吸鈾性能為67mgg1，COF-TCD-OH吸鈾性能為72mgg1（Baietal.，2016），如圖1.3和1.4所示；此外，Ma和同事最近還報道了一種基于PPN-6結構的功能化多孔有機聚合物PPN-6-AO，在7.9ppm鈾溶液中提鈾性能為40mgg1（Lietal.，2017）。圖1.3微波合成COFTCD（Baietal.，2016）Fig.1.3MicrowavesynthesistoformtheCOFTCD.(Baietal.，2016)
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鋰離子吸附劑（H2TiO3）的合成及吸附性能（英文）[J]. 石西昌,張志兵,周定方,張麗芬,陳白珍,余亮良. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(01)
[2]Mesoporous silica SBA-15 functionalized with phosphonate and amino groups for uranium uptake[J]. WANG XiaoLiang 1,2,YUAN LiYong 2,3,WANG YanFei 1*,LI ZiJie 2,3,LAN JianHui 2,3,LIU YaLan 1,2,FENG YiXiao 2,3,ZHAO YuLiang 2,3,CHAI ZhiFang 2 & SHI WeiQun 2,3* 1 Department of Applied Chemistry,School of Chemistry and Chemical Engineering,University of South China,Hengyang 421001,China 2 Key Laboratory of Nuclear Analytical Techniques,Institute of High Energy Physics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China 3 Key Laboratory for Biomedical Effects of Nanomaterials & Nanosafety,Institute of High Energy Physics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China. Science China（Chemistry）. 2012(09)
本文編號：3487625
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