【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光催化，特别涉及一种光热泡沫凝胶及其制备方法与应用。
技术介绍
1、社会的快速发展激化了能源需求与供给之间的矛盾，同时也推动了对可持续能源的持续探索。相比太阳能、地热能和风能，核能作为一种技术成熟、绿色、可持续的清洁能源成为化石能源的重要替代能源。然而，核能的发展仍然受到含铀废水的污染和铀资源短缺的限制。因此，对含铀废水中铀的分离回收成为核能可持续发展的重要保障。
2、近年来，国际上积极开展废水体系中铀的富集分离技术的研究。其中吸附法由于操作便捷、经济成本低、环境友好等优势成为废水除铀的主要方法之一。但是吸附法仍然受到吸附剂吸附性能差、选择性低的限制。光催化方法具有选择性好、高效快速、无毒化和反应条件温和等优势，因此成为修复含铀废水的有效途径之一。
3、相关技术中，存在大量的光催化剂用于含铀废水中核素铀的富集与分离；然而，这些光催化剂仍然存在成本高、处理效果不佳、难以规模化生产等缺点。并且，经光催化剂处理后的含铀废水大都直接排放到环境中，由于处理效率低下，这种废水直接排放后不仅对环境存在的潜在威胁，同时也会造成水资源的浪费。
4、因此，基于上述问题，亟需研究一种光热泡沫凝胶及其制备方法。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种光热泡沫凝胶及其制备方法与应用，该光热泡沫凝胶具有制备成本低、处理含铀废水效果好以及能够规模化应用的优点，并且利用该光热泡沫凝胶能够实现清洁水的生产。
2、第一方面，本专利技术提供了一种光热泡沫凝胶
3、(1)将海藻酸钠溶解在亲水有机溶剂水溶液中，得到混合溶液；
4、(2)向所述混合溶液中加入光催化剂、光热转换剂和表面活性剂混匀反应，得到反应溶胶；其中，所述光催化剂为cu2+1o/cu光催化剂；
5、(3)将所述反应溶胶中依次加入碳酸钙和盐酸溶液，搅拌反应后得到所述光热泡沫凝胶。
6、优选地，所述cu2+1o/cu光催化剂的制备方法包括如下步骤：
7、(21)向五水合硫酸铜水溶液中加入氢氧化钠混合反应，得到反应溶液；
8、(22)向所述反应溶液中加入葡萄糖，搅拌反应后得到所述cu2+1o/cu光催化剂。
9、优选地，步骤(21)中，所述五水合硫酸铜水溶液的质量浓度为0.04-0.08g/ml；五水合硫酸铜与氢氧化钠的质量之比为2：(2.5-15)。
10、优选地，步骤(21)中，所述反应的温度为65-70℃，时间为5-15min。
11、优选地，步骤(22)中，氢氧化钠与葡萄糖的质量之比为(1-4)：1。
12、优选地，步骤(22)中，搅拌反应的温度为65-70℃，时间为60-70min。
13、优选地，在步骤(22)中，搅拌反应之后还包括对反应产物依次进行离心、洗涤和真空干燥的步骤。
14、优选地，步骤(1)中，所述亲水有机溶剂水溶液中，亲水性有机溶剂为丙三醇，亲水有机溶剂和水的体积比为(5-8)：3；所述海藻酸钠的添加量为混合溶液总量的2.0-3.0wt％。
15、优选地，步骤(2)中，所述光热转换剂为炭黑、三氧化二铁或碳纳米管，所述表面活性剂为烷基硫酸盐类或聚乙烯醚类。
16、优选地，所述光催化剂的添加量为0.02-0.2g，所述光催化剂与光热转换剂的质量之比为(1-10)：1，所述表面活性剂的添加量为所述反应溶胶总量的1-3wt％。
17、优选地，步骤(3)中，所述盐酸溶液的浓度为0.1-0.2mol/l；碳酸钙的添加量为海藻酸钠添加量的0.5-0.8wt％。
18、第二方面，本专利技术还提供了一种光热泡沫凝胶，该光热泡沫凝胶采用上述第一方面任一所述的制备方法制备得到。
19、第三方面，本专利技术提供了一种光热泡沫凝胶的应用，应用于光催化降解含铀废水并生产清洁水。
20、本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：
21、本专利技术首先将海藻酸钠与亲水有机溶剂和水进行混匀，混匀过程中海藻酸钠与亲水有机溶剂能够进行氢键自组装，从而使得海藻酸钠与亲水性有机溶剂形成双网络结构，之后将光催化剂、光热转换剂和表面活性剂加入混合溶液中进行搅拌混匀，最后加入碳酸钙和盐酸与海藻酸钠等进行溶胶凝胶反应，从而制备得到负载有光催化剂和光热转换剂，且具有较好的稳定性的光热泡沫凝胶；
22、本专利技术泡沫凝胶中的光催化剂为自制缺陷型cu2+1o/cu光催化剂，该光催化剂尤其对含铀废水具有较好的光催化降解性能，利用该光热泡沫凝胶对含铀废水进行处理时，该光热泡沫凝胶能够漂浮于含铀废水表面，首先利用泡沫凝胶的吸附性能对含铀废水中的铀离子进行吸附；与此同时，在太阳光照射下，光热转换剂能够捕获太阳光的能量并将其转换为热能，从而进一步加强泡沫凝胶对含铀废水中铀离子的吸附作用，之后泡沫凝胶中分布的cu2+1o/cu光催化剂能够对吸附得到的铀离子进行光催化降解，如此循环往复，从而实现对含铀废水的持续降解处理。
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1.一种光热泡沫凝胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Cu2+1O/Cu光催化剂的制备方法包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(21)中，所述五水合硫酸铜水溶液的质量浓度为0.04-0.08g/mL；五水合硫酸铜与氢氧化钠的质量之比为2：(2.5-15)；和/或
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(22)中，氢氧化钠与葡萄糖的质量之比为(1-4)：1；和/或
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在步骤(22)中，搅拌反应之后还包括对反应产物依次进行离心、洗涤和真空干燥的步骤。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述亲水有机溶剂水溶液中，亲水性有机溶剂为丙三醇，亲水有机溶剂和水的体积比为(5-8)：3；和/或
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述光热转换剂为炭黑、三氧化二铁或碳纳米管，所述表面活性剂为烷基硫酸盐类或聚乙烯醚类；和/或p>
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述盐酸溶液的浓度为0.1-0.2mol/L；碳酸钙的添加量为海藻酸钠添加量的0.5-0.8wt％。
9.一种光热泡沫凝胶，其特征在于，根据权利要求1至8中任一项所述的制备方法制备得到。
10.根据权利要求1至8中任一所述的制备方法制备得到的光热泡沫凝胶的应用，其特征在于，将所述光热泡沫凝胶应用于光催化降解含铀废水并生产清洁水。
...【技术特征摘要】
1.一种光热泡沫凝胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述cu2+1o/cu光催化剂的制备方法包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(21)中，所述五水合硫酸铜水溶液的质量浓度为0.04-0.08g/ml；五水合硫酸铜与氢氧化钠的质量之比为2：(2.5-15)；和/或
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(22)中，氢氧化钠与葡萄糖的质量之比为(1-4)：1；和/或
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在步骤(22)中，搅拌反应之后还包括对反应产物依次进行离心、洗涤和真空干燥的步骤。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：纪德彬，杨嘉梁，吴红军，苑丹丹，乔志强，胡月，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：
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