【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于放射性元素处理领域，更具体地说，本专利技术涉及一种铀分离的金属有机框架基光催化材料的制备及应用。
技术介绍
1、随着科技的进步以及对人们对环境越来越高的追求，同时伴随着传统化石能源的枯竭，寻找一种能量密度高，且清洁无污染的能源成为了已经成为一种在世界范围内都需要解决的问题。核能因其具有超高的能量密度且在使用生产过程中没有碳排放的优点，成为了最有可能取代传统化石能源的新型能源。然而，由于天然铀矿中铀主要以238u的形式存在，而用于核裂变反应的235u的浓度只有0.7％左右，无法达到核燃料的使用要求。因此，采集到的铀矿资源需要通过核燃料厂进行分离提纯后才能进行使用。在核燃料的生产过程中，主要核燃料厂主要是通过将铀转化为uf6，并采用超高速离心的方式分离铀的同位素，实现提纯235u的目的，但是在这个工艺的过程中，不可避免的会产生大量的含氟含铀废水。由于含氟含铀废水中含有高浓度的氟和铀，若是直接排放会对整个自然环境产生极大的破环，严重威胁人类的健康。由于高浓度的氟离子存在，含氟含铀废水对大多数材料都具有很强的腐蚀性，同时，由于u-f键具有较高的键能，从含氟含铀废水中提取铀极为困难。因此，寻找一个能妥善处理含氟含铀废水的方法对促进核能的发展的具有很大的意义。
2、对于含氟含铀废水中铀的富集分离，传统的方法主要有吸附法，蒸发浓缩法，絮凝沉降法，化学还原法等。然而这些方法在处理含氟含铀废水的过程中会产生大量的难以处理的放射性固体废料，还会伴随剧毒的氟化氢气体释放。同时，这些传统的方法还存在成本高，处理后铀废液铀浓度过
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
2、为了实现本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种铀分离的金属有机框架基光催化材料的制备方法，包括以下步骤：
3、步骤一、将2-氨基对苯二甲酸和四氯化锆溶解于n,n-二甲基甲酰胺中，加入乙酸，搅拌均匀，然后将得到的混合溶液置入聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在100～140℃反应10～14h，离心，收集沉淀，用n,n-二甲基甲酰胺和甲醇依次洗涤2～4次，真空干燥，得到nh2-uio-66；
4、步骤二、将碘酸钠和四水合氯化锰溶解于去离子水中，然后加入步骤一制得的nh2-uio-66，在持续搅拌下于氙灯下光照3～5h，离心，收集沉淀，真空干燥，得到mnox/nh2-uio-66；
5、步骤三、将氧化石墨烯分散至去离子水中，得到氧化石墨烯分散液，接着将氧化石墨烯分散液和步骤二制得的mnox/nh2-uio-66混合，在超声下分散均匀，然后将抗坏血酸溶解至分散液中，接着在没有搅拌的条件下，置于80～100℃油浴反应1～3h，再使用去离子水洗涤2～4次，冷冻干燥4～6d，得到金属有机框架基光催化材料，即mnox/nh2-uio-66-rgo。
6、优选的是，所述步骤一中，2-氨基对苯二甲酸、四氯化锆、n,n-二甲基甲酰胺和乙酸的质量体积比为85～90g:60～65g:25～35ml:3～4ml。
7、优选的是，所述步骤二中，碘酸钠、四水合氯化锰、nh2-uio-66和去离子水的质量体积比为1.5～2.5g:0.8～1.2g:0.2～0.4g:200～400ml；氙灯为200～400w全光谱氙灯，光照强度为150～250mw·cm-2。
8、优选的是，所述步骤一和步骤二中，离心转速为7000～9000r/min，离心时间为2～4min；真空干燥温度为50～70℃，干燥时间为10～14h。
9、优选的是，所述步骤三中，氧化石墨烯分散液的浓度为0.5～1.5g/l；氧化石墨烯分散液、mnox/nh2-uio-66和抗坏血酸的体积质量比为130～170ml:0.15g:0.5～0.7g。
10、优选的是，所述步骤三中，超声分散功率为300～500w，频率为15～25khz，时间为8～12min。
11、优选的是，所述步骤三中，氧化石墨烯的制备方法为：将硫酸和磷酸加入烧杯中冰浴搅拌，然后加入粉状石墨和硝酸钠，接着将高锰酸钾缓慢加入烧杯中，继续搅拌1～2h，随后在30～40℃反应20～40min，在持续搅拌下，向其中加入去离子水，放入90～100℃油浴反应20～40min，直至溶液变为金黄色，加入去离子水，再加入30wt％过氧化氢溶液，去除溶液中残余的高锰酸钾，直至无气泡冒出，用去离子水洗涤2～4次，在2000～4000r/min离心2～4min，将沉淀分散于去离子水中，冷冻干燥4～6d，得到氧化石墨烯。
12、优选的是，所述硫酸浓度为95～98wt％，磷酸浓度为80～90wt％；硫酸、磷酸、粉状石墨和硝酸钠的体积质量比为25～30ml:2～4ml:0.5～1.5g:0.4～0.6g；高锰酸钾与粉状石墨的质量比为2～4:1，高锰酸钾的加入速度为0.05g/min；去离子水与粉状石墨的体积质量比为60～100ml:1g。
13、一种如上所述的制备方法制备的金属有机框架基光催化材料在铀分离中的应用，其特征在于，将金属有机框架基光催化材料加入到含氟含铀废水中，置于光照下反应，将反应后的金属有机框架基光催化材料放入洗脱液中，搅拌、洗涤，再次循环利用。
14、优选的是，所述洗脱液为0.1mol/l的hcl溶液。
15、本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术将mnox通过光沉积的方法负载在nh2-uio-66表面，并将负载了mnox的nh2-uio-66与氧化石墨烯(rgo)结合，合成了一种铀分离的金属有机框架基光催化材料，即mnox/nh2-uio-66-rgo。在mnox/nh2-uio-66-rgo中，mnox作为水氧化的助催化剂，rgo作为光催化析氢的助催化剂，分别捕获nh2-uio-66上产生的光生空穴和电子，以实现光生电子和空位的空间分离，降低光生电子和空位的复合率，显著提升材料光催化还原铀的效率。在光催化还原铀的过程中，mnox/nh2-ui o-66-rgo在没有添加任何空穴牺牲剂的条件下一小时内铀去除率达到91.6％，并且在含氟含铀溶液中，mnox/nh2-uio-66-rgo仍然保持了良好的铀去除能力，此外，mnox/nh2-uio-66-rgo为块体材料，更易于回收，同时其还具有优异的循环使用稳定性和抗干扰性。
16、本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
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1.一种铀分离的金属有机框架基光催化材料的制备方法，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种铀分离的金属有机框架基光催化材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，2-氨基对苯二甲酸、四氯化锆、N,N-二甲基甲酰胺和乙酸的质量体积比为85～90g:60～65g:25～35mL:3～4mL。
3.如权利要求1所述的一种铀分离的金属有机框架基光催化材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，碘酸钠、四水合氯化锰、NH2-UiO-66和去离子水的质量体积比为1.5～2.5g:0.8～1.2g:0.2～0.4g:200～400mL；氙灯为200～400W全光谱氙灯，光照强度为150～250mW·cm-2。
4.如权利要求1所述的一种铀分离的金属有机框架基光催化材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一和步骤二中，离心转速为7000～9000r/min，离心时间为2～4min；真空干燥温度为50～70℃，干燥时间为10～14h。
5.如权利要求1所述的一种铀分离的金属有机框架基光催化材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，氧化石墨烯分散液的浓度为
6.如权利要求1所述的一种铀分离的金属有机框架基光催化材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，超声分散功率为300～500W，频率为15～25KHz，时间为8～12min。
7.如权利要求1所述的一种铀分离的金属有机框架基光催化材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，氧化石墨烯的制备方法为：将硫酸和磷酸加入烧杯中冰浴搅拌，然后加入粉状石墨和硝酸钠，接着将高锰酸钾缓慢加入烧杯中，继续搅拌1～2h，随后在30～40℃反应20～40min，在持续搅拌下，向其中加入去离子水，放入90～100℃油浴反应20～40min，直至溶液变为金黄色，加入去离子水，再加入30wt％过氧化氢溶液，去除溶液中残余的高锰酸钾，直至无气泡冒出，用去离子水洗涤2～4次，在2000～4000r/min离心2～4min，将沉淀分散于去离子水中，冷冻干燥4～6d，得到氧化石墨烯。
8.如权利要求7所述的一种铀分离的金属有机框架基光催化材料的制备方法，其特征在于，所述硫酸浓度为95～98wt％，磷酸浓度为80～90wt％；硫酸、磷酸、粉状石墨和硝酸钠的体积质量比为25～30mL:2～4mL:0.5～1.5g:0.4～0.6g；高锰酸钾与粉状石墨的质量比为2～4:1，高锰酸钾的加入速度为0.05g/min；去离子水与粉状石墨的体积质量比为60～100mL:1g。
9.一种如权利要求1～8任一项所述的制备方法制备的金属有机框架基光催化材料在铀分离中的应用，其特征在于，将金属有机框架基光催化材料加入到含氟含铀废水中，置于光照下反应，将反应后的金属有机框架基光催化材料放入洗脱液中，搅拌、洗涤，再次循环利用。
10.如权利要求9所述的一种金属有机框架基光催化材料在铀分离中的应用，其特征在于，所述洗脱液为0.1mol/L的HCl溶液。
...【技术特征摘要】
1.一种铀分离的金属有机框架基光催化材料的制备方法，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种铀分离的金属有机框架基光催化材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，2-氨基对苯二甲酸、四氯化锆、n,n-二甲基甲酰胺和乙酸的质量体积比为85～90g:60～65g:25～35ml:3～4ml。
3.如权利要求1所述的一种铀分离的金属有机框架基光催化材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，碘酸钠、四水合氯化锰、nh2-uio-66和去离子水的质量体积比为1.5～2.5g:0.8～1.2g:0.2～0.4g:200～400ml；氙灯为200～400w全光谱氙灯，光照强度为150～250mw·cm-2。
4.如权利要求1所述的一种铀分离的金属有机框架基光催化材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一和步骤二中，离心转速为7000～9000r/min，离心时间为2～4min；真空干燥温度为50～70℃，干燥时间为10～14h。
5.如权利要求1所述的一种铀分离的金属有机框架基光催化材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，氧化石墨烯分散液的浓度为0.5～1.5g/l；氧化石墨烯分散液、mnox/nh2-uio-66和抗坏血酸的体积质量比为130～170ml:0.15g:0.5～0.7g。
6.如权利要求1所述的一种铀分离的金属有机框架基光催化材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，超声分散功率为300～500w，频率为15～25khz，时间为8～12min。
7.如权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：竹文坤，何嵘，陈涛，刘欢欢，杨帆，
申请(专利权)人：西南科大四川天府新区创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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