一种用于同时监测和去除铀酰离子的智能光子晶体材料制造技术

本发明专利技术提供了一种用于同时监测和去除铀酰离子的智能光子晶体材料，该材料的合成步骤包括单分散SiO2纳米颗粒的合成及纯化、光子晶体前聚液的制备、光子晶体水凝胶材料成型模具的制作以及水凝胶的制备，制备的智能光子晶体材料能应用于监测和去除水中铀酰离子。本发明专利技术所述的智能光子晶体材料的信号指示功能与水凝胶对铀酰离子的吸附去除性能，成功的解决了传统的吸附材料不能原位检测溶液中UO2

An intelligent photonic crystal material for simultaneous monitoring and removal of uranyl ions

The present invention provides a method for simultaneously monitoring and removal of uranyl ion intelligent photonic crystal materials, the composite material comprises the steps of monodisperse SiO2 nanoparticles: synthesis and purification, photonic crystal precursor polymer liquid preparation, photonic crystal hydrogel material molding production and preparation of hydrogel, intelligent photonic crystal materials the preparation can be applied to the monitoring and removal of uranyl ion in water. The signal indication function of the intelligent photonic crystal material and the adsorption and removal performance of the hydrogel to uranyl ion successfully solves the problem that the traditional adsorption material can not detect UO2 in the solution in situ

【技术实现步骤摘要】
一种用于同时监测和去除铀酰离子的智能光子晶体材料
本专利技术属于光子晶体
，尤其是涉及一种用于同时监测和去除铀酰离子的智能光子晶体材料。
技术介绍
铀是一种在自然界分布广泛的放射性元素，它的半衰期可以长达4.5×109年。单质的金属铀化学性质活泼，在自然界中主要以化合态的铀存在。随着环境污染和能源危机的加剧，以铀为燃料的核能作为一种新型的低碳能源越来越受青睐。正因为核工业的快速发展，造成铀污染的原因越来越多，如：铀矿开采及提炼、核电站核废液的排放以及异常的泄露、核武器的研发等等。铀污染的产生对人类的健康及环境构成了很大的威胁。铀酰离子(UO22+)是铀元素水中最稳定的存在形式，它能很容易的与不同的功能基团如–NH2,–COO-等在同一个平面上发生螯合。由于它的化学活性，UO22+通过食物链能在人体内进行富集从而引发严重的健康问题。此外，铀还具有一定的放射性危害，在人体内能使正常细胞发生癌变或者导致其他的放射性病变，同时因为铀的半衰周期很长，所以铀污染会长时间在环境中存留，被污染的区域很难通过环境自身修复。因此，发展一种具有监测和去除功能的新型材料用来治理UO22+污染十分重要。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于同时监测和去除铀酰离子的智能光子晶体材料，其特征在于：所述智能光子晶体材料的制备包括如下步骤：(1)单分散SiO2纳米颗粒的合成a.SiO2种子合成80ml无水乙醇加入到250ml三口瓶中，然后加入10～25ml浓度为1～5％的氨水，以300rpm的速度搅拌混合均匀，待缓慢加热到40～80℃后，再加入2～5ml的正硅酸乙酯(TEOS)，继续反应12～24h，最后得到淡蓝色的半透明SiO2种子溶液；b.SiO2种子的生长在500ml三口烧瓶中加入160ml无水乙醇和10～25ml质量分数为20～50％浓氨水，在转速为100～500rpm搅拌下混合均匀，然后滴加1～8ml SiO2种子，保...

【技术特征摘要】
1.一种用于同时监测和去除铀酰离子的智能光子晶体材料，其特征在于：所述智能光子晶体材料的制备包括如下步骤：(1)单分散SiO2纳米颗粒的合成a.SiO2种子合成80ml无水乙醇加入到250ml三口瓶中，然后加入10～25ml浓度为1～5％的氨水，以300rpm的速度搅拌混合均匀，待缓慢加热到40～80℃后，再加入2～5ml的正硅酸乙酯(TEOS)，继续反应12～24h，最后得到淡蓝色的半透明SiO2种子溶液；b.SiO2种子的生长在500ml三口烧瓶中加入160ml无水乙醇和10～25ml质量分数为20～50％浓氨水，在转速为100～500rpm搅拌下混合均匀，然后滴加1～8mlSiO2种子，保持25℃恒温水浴及搅拌速度不变。10min后以注射泵从三口烧瓶的一边口缓慢滴加体积比为1：(2～5)的TEOS/乙醇溶液，速度为0.1ml/min；从另一边口缓慢滴加体积比为(1～5)：(2～10)：(3～10)的H2O/氨水/乙醇溶液，速度为0.05ml/min，通入时间为3～7h，得到单分散SiO2纳米颗粒分散液；(2)单分散SiO2纳米颗粒的纯化，具体的纯化步骤如下：首先将步骤(1)合成的SiO2颗粒分散液在12000rpm下离心5～20min，去掉上清液，然后加入超纯水，超声、离心至离心管底部SiO2粒子呈现出明亮的彩虹色，其次向纯化后的SiO2分散液中加入5～20mg阴阳离子交换树脂交换4～6小时，取SiO2分散液于烘箱中干燥至质量不再变化，称量干燥后SiO2的质量；(3)光子晶体前聚液的制备光子晶体前聚液由下列成分组成：质量体积比为5～15％的丙烯酰胺,质量体积比为0.1～0.5％N,N'-亚甲基双丙烯酰胺,质量体积比为50～75％的单分散SiO2,体积比为0.5～3％的聚乙二醇二丙烯酸酯以及体积比为0.5～3％的2-羟基-2-甲基苯丙酮，将各成分混合均匀后，加入阴阳离子交换树脂交换1.5～3h，离心得到光子晶体前聚液；(4)光子晶体水凝胶材料成型模具的制作以及水凝胶的制备首先将载玻片用新配的Piranha溶液在60～80℃下浸泡6～10h，然后分别用大量的超纯...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴燕，肖福兵，史雯慧，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43