一种用于提高稳定同位素丰度的扰频材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于提高稳定同位素丰度的扰频材料及其制备方法，属于同位素催化转化技术领域。本发明专利技术将氧化铜和氧化石墨烯分散于水中，得到二元复合物分散液；将过渡金属盐溶液与表面活性剂反应得到纳米溶液；将纳米溶液和还原剂加入二元复合物分散液中进行反应，即得到用于提高稳定同位素丰度的扰频材料。本发明专利技术得到的扰频材料用于同位素转化过程中仅需要300～500℃的温度环境即可实现转化，且材料稳定性高，不会因长期使用而导致活性材料掉落，延长了扰频材料的使用寿命。延长了扰频材料的使用寿命。延长了扰频材料的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种用于提高稳定同位素丰度的扰频材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及稳定同位素催化转化
，尤其涉及一种用于提高稳定同位素丰度的扰频材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]稳定性同位素的应用越来越广，其分离方法有低温精馏法、化学交换法、热扩散法等，用于工业化生产主要为低温精馏法，在分离过程中，双原子分离同位素气体在富集后期，会受到其他同位素的干扰无法得到高丰度的同位素，所以在低温精馏的中间环节需要进行催化转化法，采用特定的扰频材料。使这些同位素气体同种分子之间发生反应，同位素原子重新组合，形成可以分离除去，从而到达高丰度的同位素。
[0003]目前能够实现同位素转化的扰频材料大多由贵金属或者稀有金属组成，且需要消耗大量的材料才能达到所需的丰度，有些扰频材料如钨丝的反应温度高达1200℃，需要消耗大量热量，且使用寿命较短，不利于工业化生产。
[0004]因此，如何得到一种使用寿命长、活性高的提高稳定同位素丰度的扰频材料是目前需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种用于提高稳定同位素丰度的扰频材料及其制备方法，以解决现有扰频材料使用寿命短、活性不高且使用条件苛刻的技术问题。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种用于提高稳定同位素丰度的扰频材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]1)将氧化铜和氧化石墨烯分散于水中，得到二元复合物分散液；
[0009]2)将过渡金属盐溶液与表面活性剂反应得到纳米溶液；
[0010]3)将纳米溶液和还原剂加入二元复合物分散液中进行反应，即得到用于提高稳定同位素丰度的扰频材料。
[0011]进一步的，所述氧化铜、氧化石墨烯和水的质量体积比为1～10g：25～35g：100～150mL。
[0012]进一步的，所述步骤1)中，分散在超声下进行，超声的频率为200～300Hz。
[0013]进一步的，所述过渡金属盐溶液的浓度为35～55wt％，所述过渡金属盐包含乙酸钴、硝酸钴、氯化铁、硝酸铁、氯化铜、氯化镍和氯化锰中的一种或几种。
[0014]进一步的，所述表面活性剂包含聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠和聚乙二醇中的一种或几种，所述过渡金属盐溶液和表面活性剂的用量比为50～100mL：1～5g。
[0015]进一步的，所述步骤2)中，反应的温度为50～80℃，反应的时间为1～3h。
[0016]进一步的，所述还原剂包含乙醇、甲醇、丙酮、水合肼和硼氢化钠中的一种或几种，
所述还原剂的用量为纳米溶液质量的1～5％，所述纳米溶液和二元复合物分散液的体积比为1：1～3。
[0017]进一步的，所述步骤3)中，反应的温度为20～35℃，反应的时间为2～4h。
[0018]进一步的，步骤3)所得反应产物在55～65℃的温度下干燥40～60min。
[0019]本专利技术提供了上述制备方法得到的用于提高稳定同位素丰度的扰频材料。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021]本专利技术通过将过渡金属盐与表面活性剂相互作用，在加热的条件下，通过表面活性剂与金属离子之间的水化作用形成了纳米颗粒溶液，纳米颗粒溶液、还原剂与氧化铜和氧化石墨烯的复合物进行反应，将氧化铜还原为铜粒子，进而铜粒子和纳米颗粒负载于氧化石墨烯上，得到可提高稳定同位素丰度的扰频材料。
[0022]本专利技术得到的扰频材料用于同位素转化过程中仅需要300～400℃的温度环境即可实现转化，且材料稳定性高，不会因长期使用而导致活性材料掉落，延长了扰频材料的使用寿命。
[0023]本专利技术的扰频材料使用范围更广，可适用于稳定性同位素
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C、
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O、
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N的同步转化。
附图说明
[0024]图1为本专利技术制备方法的制备过程流程图。
具体实施方式
[0025]本专利技术提供了一种用于提高稳定同位素丰度的扰频材料的制备方法，包括以下步骤：
[0026]1)将氧化铜和氧化石墨烯分散于水中，得到二元复合物分散液；
[0027]2)将过渡金属盐溶液与表面活性剂反应得到纳米溶液；
[0028]3)将纳米溶液和还原剂加入二元复合物分散液中进行反应，即得到用于提高稳定同位素丰度的扰频材料。
[0029]在本专利技术中，所述氧化铜、氧化石墨烯和水的质量体积比为1～10g：25～35g：100～150mL，优选为2～8g：28～32g：110～140mL，进一步优选为3～6g：29～31g：120～130mL。
[0030]在本专利技术中，所述步骤1)中，分散在超声下进行，超声的频率为200～300Hz，优选为220～280Hz，进一步优选为240～260Hz。
[0031]在本专利技术中，所述过渡金属盐溶液的浓度为35～55wt％，优选为40～50wt％，进一步优选为42～48wt％；所述过渡金属盐包含乙酸钴、硝酸钴、氯化铁、硝酸铁、氯化铜、氯化镍和氯化锰中的一种或几种，优选为乙酸钴、硝酸钴、氯化铁、硝酸铁和氯化铜中的一种或几种，进一步优选为硝酸钴、氯化铁和氯化铜中的一种或几种。
[0032]在本专利技术中，所述表面活性剂包含聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠和聚乙二醇中的一种或几种，优选为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵和十二烷基苯磺酸钠中的一种或几种，进一步优选为十六烷基三甲基溴化铵。
[0033]在本专利技术中，所述过渡金属盐溶液和表面活性剂的用量比为50～100mL：1～5g，优选为60～90mL：2～4g，进一步优选为70～80mL：3～3.5g。
[0034]在本专利技术中，所述步骤2)中，反应的温度为50～80℃，优选为60～70℃，进一步优选为65℃；反应的时间为1～3h，优选为2h。
[0035]在本专利技术中，所述还原剂包含乙醇、甲醇、丙酮、水合肼和硼氢化钠中的一种或几种，优选为丙酮、水合肼和硼氢化钠中的一种或几种，进一步优选为丙酮；所述还原剂的用量为纳米溶液质量的1～5％，优选为2～4％，进一步优选为3％。
[0036]在本专利技术中，所述纳米溶液和二元复合物分散液的体积比为1：1～3，优选为1：1.5～2.5，进一步优选为1：2。
[0037]在本专利技术中，所述步骤3)中，反应的温度为20～35℃，优选为25～30℃，进一步优选为28℃；反应的时间为2～4h，优选为3h。
[0038]在本专利技术中，步骤3)所得反应产物在55～65℃的温度下干燥40～60min，优选为在58～62℃的温度下干燥45～55min，进一步优选为在60℃的温度下干燥50min。
[0039]本专利技术提供了上述制备方法得到的用于提高稳定同位素丰度的扰频材料。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于提高稳定同位素丰度的扰频材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将氧化铜和氧化石墨烯分散于水中，得到二元复合物分散液；2)将过渡金属盐溶液与表面活性剂反应得到纳米溶液；3)将纳米溶液和还原剂加入二元复合物分散液中进行反应，即得到用于提高稳定同位素丰度的扰频材料。2.根据权利要求1所述的用于提高稳定同位素丰度的扰频材料的制备方法，其特征在于，所述氧化铜、氧化石墨烯和水的质量体积比为1～10g：25～35g：100～150mL。3.根据权利要求2所述的用于提高稳定同位素丰度的扰频材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，分散在超声下进行，超声的频率为200～300Hz。4.根据权利要求1～3任意一项所述的用于提高稳定同位素丰度的扰频材料的制备方法，其特征在于，所述过渡金属盐溶液的浓度为35～55wt％，所述过渡金属盐包含乙酸钴、硝酸钴、氯化铁、硝酸铁、氯化铜、氯化镍和氯化锰中的一种或几种。5.根据权利要求4所述的用于提高稳定同位素丰度的扰频材料的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂包含聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐俊，刘振兴，胡石林，马川，熊伟，叶一鸣，吕卫星，张海涛，
申请(专利权)人：安徽中核桐源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：