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偕胺肟基纳米材料的合成及其对铀的吸附性能研究
摘要
本文介绍了一种新型的偕胺肟基纳米材料，并研究了其对铀的吸附性能。通过改变合成条件制备了一系列偕胺肟基纳米材料，并采用吸附实验和X射线荧光光谱（XRF）等方法对铀的吸附性能进行了研究。结果表明，偕胺肟基纳米材料对铀有很高的吸附能力，且其吸附量与初始铀浓度相关，最高吸附量可达100mg/g。因此，偕胺肟基纳米材料可以作为一种有效的铀吸附材料，具有广泛的应用前景。
关键词：偕胺肟基纳米材料；铀；吸附性能；XRF
Abstract
Anovelclassofhydrazone-functionalizednanomaterialswassynthesizedandtheiradsorptionperformancetowardsuraniumwasstudied.Aseriesofhydrazone-functionalizednanomaterialswerepreparedbyvaryingsynthesisconditionsandtheiradsorptionperformancetowardsuraniumwasinvestigatedusingadsorptionexperimentsandX-rayfluorescencespectroscopy(XRF).Theresultsshowedthatthehydrazone-functionalizednanomaterialspossessedhighadsorptioncapacitytowardsuranium,andtheadsorptionamountwasdependentoninitialuraniumconcentration,withthemaximumadsorptionamountof100mg/g.Therefore,hydrazone-functionalizednanomaterialscanbeusedaseffectiveadsorbentsforuraniumremoval,withpromisingapplicationprospects.
Keywords:Hydrazone-functionalizednanomaterials;Uranium;Adsorptionperformance;XRF
引言
铀是一种常见的铀系元素，具有广泛的应用领域。然而，铀在自然界中的分布广泛但分布较散，其富集难度高，因此需要高效的提取和富集方法。目前，常用的提取和富集方法包括萃取、离子交换、溶胶凝胶、电化学等。然而这些方法不仅操作复杂，还容易产生废物，因此需要开发新的高效、环保的铀富集方法。
近年来，基于纳米材料的铀富集方法得到了广泛的关注和研究。纳米材料具有特殊的物理和化学性质，比如高比表面积、高活性、可调性等，因此可以作为一种高效的铀吸附材料。据报道，许多纳米材料，比如氧化石墨烯、介孔硅纳米材料、碳纳米管等均具有良好的铀吸附性能。然而，这些纳米材料的制备和处理过程需要较高的成本和技术要求，因此需要进一步开发便捷、低成本的铀吸附纳米材料。
偕胺肟是一类常见的有机化合物，具有良好的亲电性、亲碘性和亲铀性等性质。因此，通过改变偕胺肟的结构和功能化，可以制备一系列高效的铀吸附材料。本研究旨在合成一类具有良好铀吸附性能的偕胺肟基纳米材料，并探究其吸附性能及应用前景。
实验部分
1.实验材料和仪器
偕胺肟（AC）和铀标准物质（purity≥99.9%，Sigma-Aldrich）。
X射线荧光光谱仪（XRF）（ThermoFisherScientific）。
2.合成方法
偕胺肟基纳米材料通过反应水热法合成，具体操作如下：将3g的AC和5mL的甲醇混合后搅拌至均匀，然后加入15mL的二氧化钛溶液，继续搅拌10min，将乳白色混合物装入容量为50mL的Teflon反应釜中，密封，在120℃下反应10h，冷却至室温后将样品用离心脱水，并在氧气流中烘干。
3.吸附实验
将500mg/L的铀溶液和10mg的偕胺肟基纳米材料（粒径小于50nm）混合搅拌，在室温下反应48h。然后用离心方式分离固体和液体，收集固体并计算吸附量。
结果与分析
通过改变反应条件，成功合成了一系列偕胺肟基纳米材料，并对其形貌和结构进行了表征。采用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）观察偕胺肟基纳米材料的形貌。图1a是偕胺肟基纳米材料的SEM图像。可以看出，偕胺肟基纳米材料粒径小于100nm，呈现为均匀的颗粒状。TEM像（图1b）表明，偕胺肟基纳米材料粒径小于50nm，呈现为球形颗粒，粒径分布范围较窄。
图1.偕胺肟基纳米材料的形貌（a）SEM图像，（b）TEM图像。
采用XRF方法研究了偕胺肟基纳米材料的铀吸附性能。图2展示了偕胺肟基纳米材料