CN106179271A - 聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明所述聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石，结构式如下：

Description

聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石及其制备方法与应用
技术领域
本发明属碳质材料吸附剂领域，特别涉及一种超支化纳米金刚石铀及其制备方法与应用。
背景技术
核能由于具有能量密度大、高效、稳定等优点而受到越来越多的关注，近几十年来随着核电技术的飞速发展，核能对人类社会的进步起到了重大的推动作用。铀是目前最主要的核燃料，而自然界中铀资源的储量是非常有限的，按照现有的能源消耗水平，仅可满足人类数十年的需求。另一方面，核能的利用过程中会产生大量的含铀放射性废水，这些废物对人类生存环境构成潜在的威胁。因此，无论从核能的可持续发展，还是从环境保护方面考虑，进行铀的高效分离和回收利用都具有重大意义。从含铀水体中分离和富集铀是回收利用铀资源的重要手段。目前从含铀水体中分离铀的主要方法包括化学沉淀法、离子交换法、浮选法、溶剂萃取法和固相萃取(吸附)法。其中，溶剂萃取法是目前主流的分离方法，但是存在二次污染体量大、易于乳化形成第三相、处理费用高等不足。近年来兴起的固相萃取(吸附)法，则因其具有高富集因子、大减溶比、灵活选材和可循环使用等特性被认为是一种具有巨大应用潜力的铀分离回收技术。已经研究和使用的固相吸附剂材料主要为沸石、离子交换树脂、活性炭、介孔硅、水热炭、硅藻土等多孔材料。这些多孔材料通常经过相应的功能化修饰或孔径调节后，用于铀的选择性分离和去除。然而，尽管这类材料本身含有大量孔穴或孔道的共性增大了材料的比表面积，但这一共性同样也在一定程度上限制了这类材料在吸附分离过程中发挥更高的效率。这是因为孔穴和孔道在分离过程中都或多或少不可避免地对目标金属离子起着物理滞留作用。这种作用主要依靠范德华力，且一般对离子没有选择性。此外，孔穴和孔道还会造成目标离子的粒内扩散。这些作用的结果将导致多孔材料对目标吸附离子的选择性降低和吸附速率的减缓。
偕胺肟配体对金属离子、特别是铀酰离子具有很强的选择性螯合能力，已用于铀的吸附，然而迄今为止，在所考察的低pH范围(1～4.5)，即大多数低浓核工业流出物的酸度范围内，已经报道的偕胺肟功能化的吸附材料难以兼顾对铀的高选择性和高吸附容量。如文献报道的一类偕胺肟功能化的聚偏氟乙烯作为铀的吸附剂，其吸附性能仅局限于在pH值5～8范围效果较好(刘西艳等，偕胺肟基聚偏氟乙烯粉体对铀酰离子的吸附研究[J]，辐射研究与辐射工艺学报,2014,32,1,301-307)。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石及其制备方法与应用，解决现有多孔材料吸附剂对铀选择性不高、吸附速率缓慢，以及现有偕胺肟功能化的吸附材料在低pH范围条件下不能兼顾对铀的高选择性和高吸附容量的问题。
本发明的技术构思：纳米金刚石是sp3结构的碳质材料，具有优良的机械性能及物理、化学稳定性和辐照稳定性，且表面具有的羟基、羧基等含氧基团可用于进一步修饰改性，因此是一种高稳定性无孔基质材料。超支化结构由于可以大大增加功能基团的数量和密度，在材料修饰改性领域具有重大的应用潜力。因此，本发明以稳定无孔的纳米金刚石为基质材料，以纳米金刚石表面的羟基作为被修饰基团，制备具有大量偕胺肟基团的超支化纳米金刚石。
本发明提供聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石的制备方法，工艺步骤如下：
(1)聚甘油功能化纳米金刚石的制备
将原料纳米金刚石、缩水甘油与氯苯按质量比1:(20～25):(700～800)共混，并于室温下超声分散至得到纳米金刚石均匀分散的混合分散液，将混合分散液置于反应器中在搅拌下加热回流反应15～120min，反应结束得到反应液，待反应液冷却至室温后过滤得滤饼，将滤饼用丙酮、二甲基甲酰胺交替洗涤去除未反应的原料和杂质后进行干燥，干燥后得到的粉末即为聚甘油功能化纳米金刚石；
(2)聚丙烯腈功能化纳米金刚石的制备
将步骤(1)所得聚甘油功能化纳米金刚石、FeSO4·7H2O和去离子水共混，聚甘油功能化纳米金刚石与FeSO4·7H2O的质量比为1:(1～3)，去离子水的加入量为使聚甘油功能化纳米金刚石和FeSO4·7H2O完全浸没，然后于室温下超声分散至得到聚甘油功能化纳米金刚石均匀分散的混合分散液，向所得混合分散液中依次加入质量为聚甘油功能化纳米金刚石质量15～20倍的丙烯腈、质量为聚甘油功能化纳米金刚石质量0.5～2倍的双氧水，再于室温下搅拌反应5～30min，反应结束后过滤得滤饼，将滤饼用水、丙酮、二甲基甲酰胺交替洗涤至滤液无色后进行干燥，干燥后得到的粉末即为聚丙烯腈功能化纳米金刚石；
(3)聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石的制备
将步骤(2)所得聚丙烯腈功能化纳米金刚石、NH2OH·HCl和去离子水共混，聚丙烯腈功能化纳米金刚石与NH2OH·HCl的质量比为1:(8～15)，去离子水的加入量为使聚丙烯腈功能化纳米金刚石和NH2OH·HCl完全浸没，然后于室温下超声分散至NH2OH·HCl完全溶解，得到混合分散液，调节所得混合分散液的pH为7.0～9.0，然后在70～90℃搅拌反应3～5h，反应结束得到反应液，待反应液冷却至室温后过滤得滤饼，将滤饼用水、丙酮、二甲基甲酰胺交替洗涤至滤液无色后进行干燥，干燥后得到的粉末即为聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石。
上述方法中，步骤(1)所述反应器为微波反应器，所述加热为微波加热，反应过程中的加热功率为500～900W。
上述方法中，步骤(1)所述纳米金刚石的粒径小于10纳米。
上述方法中，步骤(1)、步骤(2)所述超声分散的时间为10～60min。
本发明提供的上述方法制备的聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石，结构式如下：
其中R为纳米金刚石，h为≥0的整数，i、j、k、m、n均为大于0的整数。
本发明还提供了上述聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石作为铀吸附剂的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明提供的聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石为碳质材料增加了新的种类，为从核工业领域产生的含铀水体中分离富集铀资源提供了一种新的吸附剂。
2.本发明所述聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石以纳米金刚石为高稳定性无孔基质材料，保持了纳米金刚石理化性质稳定、耐辐照等优势，且具有非常丰富的偕胺肟功能基团，具有超支化结构，因而大大增加了功能基团偕胺肟的数量和密度，提高了偕胺肟基团的螯合效率，以其作为铀吸附剂应用，可充分利用铀酰离子在赤道平面的配位特性，实现材料在更宽、更低的pH范围内对铀的高选择性吸附。由偕胺肟基团的分布密度的增大带来的偕胺肟基团间的协同螯合作用可削弱低pH条件下配位原子质子化的影响，从而在增强吸附剂对铀的选择性的同时，兼顾较大的吸附容量，解决了铀吸附材料在低pH下无法兼顾选择性和吸附容量的问题。
3.本发明所述聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石作为铀吸附剂应用，在纯铀体系中吸附容量可达215mg/g，在15～40℃的温度范围内，温度变化对铀吸附容量几乎没有影响。更为特别的是，在含Ba2+、Ce3+、Co2+、Gd3+、La3+、Mn2+、Nd3+、Ni2+、Sm3+、Sr2+、UO2 2+、Zn2+、Cs+13等多种共存核素离子的模拟核工业流出体系中，处于低酸度范围(pH为1.5～4.5)时对铀的选择性均大于80％；在pH～4.5左右对铀的选择性大于90％，吸附容量达到121mg/g。
4.本发明所述聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石作为铀吸附剂应用，具有极快的吸附平衡时间(＜30s，图9)，而常规多孔材料吸附金属的平衡时间至少需要3min，大多在10min以上，有的甚至需要数小时或数天。
5.本发明所述聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石作为铀吸附剂应用，对UO2 2+的选择性系数Kd值可高达2.8×106，远远超过大多数其他类型的吸附剂。
6.本发明所述方法以稳定无孔的纳米金刚石为基质材料，制备了具有大量偕胺肟基团的、性能优良的超支化纳米金刚石，不仅工艺简单，易于控制，且安全环保，便于规模化生产。
附图说明
图1为实施例1中原料纳米金刚石及各步骤所得产物的XRD图；
图2为实施例1中原料纳米金刚石及各步骤所得产物的红外光谱图；
图3为实施例1中原料纳米金刚石及各步骤所得产物的固体1H NMR谱图；
图4为实施例1中原料纳米金刚石ND的氮气吸附脱附等温线；
图5为实施例1中原料纳米金刚石ND的孔径分布曲线；
图6为实施例1中制备的ND-AO的氮气吸附脱附等温线；
图7为实施例1中制备的ND-AO的孔径分布曲线；
图8为实施例1中原料纳米金刚石及各步骤所得产物的透射电镜(TEM)图(A—ND，B—ND-OH，C—ND-AO，D—ND-AO)；
图9为实施例1中制备的ND-AO作为铀吸附剂应用在铀吸附过程中吸附容量随时间的变化曲线；
图10为图9中的局部放大图；
图11为实施例1中制备的ND-AO作为铀吸附剂应用在吸附铀前后的XPS谱图(ND-AO—吸附前，ND-AO-U—吸附后)；
图12实施例1中制备的ND-AO作为铀吸附剂应用在纯铀体系中铀吸附容量随温度的变化曲线；
图13实施例1中制备的ND-AO作为铀吸附剂应用在纯铀体系中铀吸附容量随溶液pH的变化曲线；
图14为实施例1中制备的ND-AO作为铀吸附剂应用在混合离子体系中对各离子的吸附容量随pH变化的三维图。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明所述聚偕胺肟功能化的纳米金刚石及其制备方作进一步说明。
以下实施例中，所用原料均于市场购买得到。
实施例1
本实施例中，聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石的制备方法如下：
(1)聚甘油功能化纳米金刚石的制备
将纳米金刚石(ND)300mg，缩水甘油6.6g，加入210g的氯苯中，并于室温下超声分散30min至得到均匀分散的混合分散液，将混合分散液置入微波反应器中，在600W的加热功率条件下持续搅拌反应15min，反应结束得到反应液，待反应液冷却至室温后用布氏漏斗抽滤，将滤饼用丙酮、二甲基甲酰胺交替洗涤数次，再在50℃下真空干燥24h得到灰黑色粉末，即为聚甘油功能化纳米金刚石，命名为ND-OH；
(2)聚丙烯腈功能化纳米金刚石的制备
将50mg步骤(1)所得ND-OH粉末和50mg FeSO4·7H2O加入100mL的圆底烧瓶中，再加入50mL去离子水浸没，并于室温下超声分散30min至得到均匀分散的混合分散液，向所得混合分散液中依次快速加入800mg丙烯腈、25mg双氧水(H2O2质量浓度为30％)，室温下搅拌反应30min，反应结束后用布氏漏斗抽滤得滤饼，将滤饼用水、丙酮、二甲基甲酰胺交替洗涤至滤液无色，再在50℃下真空干燥24h，得到黄色粉末，即为聚丙烯腈功能化纳米金刚石，命名为ND-CN；
(3)聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石的制备
将50mg步骤(2)所得ND-CN粉末和500mg NH2OH·HCl加入100mL圆底烧瓶中，再加入50mL的去离子水浸没，并于室温下超声分散至NH2OH·HCl完全溶解，得到混合分散液，用氢氧化钠溶液调节所得混合分散液的pH为8.0，然后在70℃下搅拌反应5h，反应结束得到反应液，待反应液冷却至室温后，过滤得滤饼，将滤饼用水、丙酮、二甲基甲酰胺交替洗涤至滤液无色，再在50℃下真空干燥24h，得到红棕色粉末，即为聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石，命名为ND-AO。
本实施例中，ND、ND-OH、ND-CN、ND-AO的XRD图见图1，红外光谱图见图2。从图1可见，2θ分别为43.6°、74.8°、91.2°的三个衍射峰分别对应纳米金刚石(111)、(220)和(311)面的特征峰。从原料ND到产物ND-AO，纳米金刚石的特征峰依次减弱，说明ND经超支化后整体无序程度增加，这与ND主体上的复杂的树枝状结构生成相对应。从图2可见，ND-OH在3350cm-1(O-H伸缩振动)、2880cm-1(C-H伸缩振动)和1050cm-1(C-O伸缩振动)处出现的吸收峰比相同位置ND的吸收峰明显增大。与此同时，ND-CN在2240cm-1处还出现了-CN吸收峰(2240cm-1)，而肟化后，ND-AO谱图上-CN峰消失。
图3是原料ND及各步骤产物的固体核磁氢谱图。从图中可见，原料纳米金刚石ND在低化学位移出现的峰主要由纳米金刚石表面非sp3碳上的氢引起；采用缩水甘油功能化后引入了大量的羟基，因此ND-OH的峰向左移动并且变得平滑，同时也掩蔽了非sp3碳上的氢；进一步用丙烯晴功能化修饰以后，大部分羟基参与了反应并且消耗掉，因此ND-CN的氢谱中非sp3碳上的氢又得以显现；最后进行偕胺肟化以后，在6ppm左右又出现了胺肟基的峰。固体核磁的分析表明各步骤的功能化修饰反应均成功实现。
采用元素分析仪对ND、ND-OH、ND-CN、ND-AO进行元素分析，结果见表1。
表1元素分析表
样品 C at％ N at％ H at％ O at％
ND 89.1 1.8 1.2 7.9
ND-OH 72.1 0.77 4.5 22.63
ND-CN 57.8 2.1 2.3 37.8
ND-AO 61.1 2.2 1.9 34.8
表1显示，ND-OH的含氧量比ND增加了近15％，ND-CN(ND-OH接枝上丙烯腈短链)的N含量由0.77％增加到2.1％，肟化后的ND-AO的N含量为2.2％。
将原料ND和产物ND-AO分别进行氮气吸附脱附试验，结果见图4～图7，孔径分布说明ND和ND-AO中几乎没有微孔存在；经计算，ND和ND-AO的BET比表面积分别为265.4m2/g和134.6m2/g。
ND、ND-OH、ND-CN、ND-AO的透射电镜见图8。由图8A可知，纳米金刚石ND的尺寸在5～10nm左右。从图8D可见ND-AO的表面确实覆盖了一层很薄的高分子层(图中箭头所示处)。
实施例2
本实施例中，聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石的制备方法如下：
(1)聚甘油功能化纳米金刚石的制备
将纳米金刚石(ND)500mg，缩水甘油11g，加入400g的氯苯中，并于室温下超声分散60min至得到均匀分散的混合分散液，将混合分散液置入微波反应器中，在600W的加热功率条件下持续搅拌反应30min，反应结束得到反应液，待反应液冷却至室温后用布氏漏斗抽滤，将滤饼用丙酮、二甲基甲酰胺交替洗涤数次，再在50℃下真空干燥24h得到灰黑色粉末，即为聚甘油功能化纳米金刚石，命名为ND-OH；
(2)聚丙烯腈功能化纳米金刚石的制备
将100mg步骤(1)所得ND-OH粉末和150mg FeSO4·7H2O加入250mL的圆底烧瓶中，再加入100mL去离子水浸没，并于室温下超声分散40min得到均匀分散的混合分散液，向所得混合分散液中依次快速加入2g丙烯腈、100mg双氧水(H2O2质量浓度为30％)，室温下搅拌反应15min，反应结束后用布氏漏斗抽滤得滤饼，将滤饼用水、丙酮、二甲基甲酰胺交替洗涤至滤液无色，再在50℃下真空干燥24h，得到黄色粉末，即为聚丙烯腈功能化纳米金刚石，命名为ND-CN；
(3)聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石的制备
将100mg步骤(2)所得ND-CN粉末和1.5g NH2OH·HCl加入250mL圆底烧瓶中，再加入100mL的去离子水浸没，并于室温下超声分散至NH2OH·HCl完全溶解，得到混合分散液，用氢氧化钠溶液调节所得混合分散液的pH为8.0，然后在80℃下搅拌反应5h，反应结束得到反应液，待反应液冷却至室温后，过滤得滤饼，将滤饼用水、丙酮、二甲基甲酰胺交替洗涤至滤液无色，再在50℃下真空干燥24h，得到红棕色粉末，即为聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石，命名为ND-AO。
实施例3
本实施例中，聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石的制备方法如下：
(1)聚甘油功能化纳米金刚石的制备
将纳米金刚石(ND)500mg，缩水甘油12.5g，加入400g的氯苯中，并于室温下超声分散10min至得到均匀分散的混合分散液，将混合分散液置入微波反应器中，在900W的加热功率条件下持续搅拌反应15min，反应结束得到反应液，待反应液冷却至室温后用布氏漏斗抽滤，将滤饼用丙酮、二甲基甲酰胺交替洗涤数次，再在50℃下真空干燥24h得到灰黑色粉末，即为聚甘油功能化纳米金刚石，命名为ND-OH；
(2)聚丙烯腈功能化纳米金刚石的制备
将100mg步骤(1)所得ND-OH粉末和130mg FeSO4·7H2O加入250mL的圆底烧瓶中，再加入100mL去离子水浸没，并于室温下超声分散至得到均匀分散的混合分散液，向所得混合分散液中依次快速加入1.5g丙烯腈、200mg双氧水(H2O2质量浓度为30％)，室温下搅拌反应15min，反应结束后用布氏漏斗抽滤得滤饼，将滤饼用水、丙酮、二甲基甲酰胺交替洗涤至滤液无色，再在50℃下真空干燥24h，得到黄色粉末，即为聚丙烯腈功能化纳米金刚石，命名为ND-CN；
(3)聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石的制备
将100mg步骤(2)所得ND-CN粉末和0.8g NH2OH·HCl加入250mL圆底烧瓶中，再加入100mL的去离子水浸没，并于室温下超声分散20min至NH2OH·HCl完全溶解，得到混合分散液，用氢氧化钠溶液调节所得混合分散液的pH为9.0，然后在90℃下搅拌反应3h，反应结束得到反应液，待反应液冷却至室温后，过滤得滤饼，将滤饼用水、丙酮、二甲基甲酰胺交替洗涤至滤液无色，再在50℃下真空干燥24h，得到红棕色粉末，即为聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石，命名为ND-AO。
实施例4
本实施例中，聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石的制备方法如下：
(1)聚甘油功能化纳米金刚石的制备
将纳米金刚石(ND)500mg，缩水甘油10g，加入375g的氯苯中，并于室温下超声分散至得到均匀分散40min的混合分散液，将混合分散液置入微波反应器中，在600W的加热功率条件下持续搅拌反应30min，反应结束得到反应液，待反应液冷却至室温后用布氏漏斗抽滤，将滤饼用丙酮、二甲基甲酰胺交替洗涤数次，再在50℃下真空干燥24h得到灰黑色粉末，即为聚甘油功能化纳米金刚石，命名为ND-OH；
(2)聚丙烯腈功能化纳米金刚石的制备
将100mg步骤(1)所得ND-OH粉末和100mg FeSO4·7H2O加入250mL的圆底烧瓶中，再加入100mL去离子水浸没，并于室温下超声分散40min得到均匀分散的混合分散液，向所得混合分散液中依次快速加入1.8g丙烯腈、60mg双氧水(H2O2质量浓度为30％)，室温下搅拌反应15min，反应结束后用布氏漏斗抽滤得滤饼，将滤饼用水、丙酮、二甲基甲酰胺交替洗涤至滤液无色，再在50℃下真空干燥24h，得到黄色粉末，即为聚丙烯腈功能化纳米金刚石，命名为ND-CN；
(3)聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石的制备
将100mg步骤(2)所得ND-CN粉末和1.3g NH2OH·HCl加入250mL圆底烧瓶中，再加入100mL的去离子水浸没，并于室温下超声分散至NH2OH·HCl完全溶解，得到混合分散液，用氢氧化钠溶液调节所得混合分散液的pH为7.0，然后在80℃下搅拌反应5h，反应结束得到反应液，待反应液冷却至室温后，过滤得滤饼，将滤饼用水、丙酮、二甲基甲酰胺交替洗涤至滤液无色，再在50℃下真空干燥24h，得到红棕色粉末，即为聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石，命名为ND-AO。
应用例：聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石作为铀吸附剂的试验
以实施例1制备的ND-AO作为吸附剂，考察ND-AO对纯铀体系(铀酰离子溶液)和混合金属离子溶液体系(模拟核工业流出体系：含Ba2+、Ce3+、Co2+、Gd3+、La3+、Mn2+、Nd3+、Ni2+、Sm3 +、Sr2+、UO2 2+、Zn2+、Cs+13种共存核素离子)的吸附能力。
1.试验方法
(1)纯铀体系：称取10mg实施例1制备的ND-AO放入到50mL锥形瓶中，用移液管准确移取25.0mL实验所需pH值(pH考察范围为1.5～4.5)的铀酰离子溶液(初始溶液)至锥形瓶中，开启振摇器，当振摇器中的温度达到考察范围的温度(15～40℃)后，放入锥形瓶振摇3h(转速为160rpm)。振摇结束后，离心分离，用移液管准确移取5.0mL分离所得液体至25.0mL的容量瓶中，用pH 1.0的硝酸溶液定溶，得到吸附后溶液。
(2)混合金属离子的溶液：方法同(1)。
上述实验方法中所用的玻璃仪器在使用前均用10.0wt％硝酸溶液浸泡过夜，除去容器中的杂质以及吸附在容器壁上的残留金属离子。所有的吸附试验都采用双样法。
2.数据处理
用ICP-AES测定初始溶液和吸附后溶液中金属离子的浓度。
ND-AO对U(VI)或其它金属离子的吸附容量qe及选择性系数Kd采用下面的公式进行计算：
q e = ( c 0 - c e ) × V m - - - ( 1 )
K d = ( c 0 - c e ) × V m × c e - - - ( 2 )
对铀的选择性＝吸附剂吸附的铀酰离子的量/吸附剂吸附的所有离子总量×100％
式中的c0和ce分别表示金属离子的初始浓度和吸附平衡时的浓度(mg L-1)；V表示所用溶液的体积(L)；m表示所用吸附剂的质量(g)。
3.对吸附铀前后的ND-AO进行X射线光电子能谱分析。
4.实验结果
(1)ND-AO在纯铀体系中的铀吸附容量随温度的变化见图12，从图中可知，吸附容量可达215mg/g，在15～40℃的温度范围内，温度变化对铀吸附容量几乎没有影响。
(2)ND-AO在混合金属离子溶液体系中吸附容量随溶液pH的变化见图13。从图中可见，ND-AO在pH～4.5左右对铀的吸附容量达到121mg/g的吸附容量。
(3)ND-AO在混合离子体系中对各离子的吸附容量随pH变化三维图见图14。根据图中数据及吸附平衡时所测铀的溶度ce计算，ND-AO对UO2 2+的选择性系数Kd值可高达2.8×106L g-1；ND-AO在低酸度范围(pH为2.5～4.5)内对铀的选择性均大于80％；ND-AO在pH～4.5左右对铀的选择性大于90％。
(4)ND-AO在纯铀体系中的铀吸附容量随时间变化的曲线见图9、图10，可见在30秒以内已经达到吸附平衡，吸附速率非常快。
(5)ND-AO在纯铀体系中吸附铀前后的XPS谱图见图11，吸附铀前，ND-AO在530.23、402.39和398.67eV处出现的峰分别对应-OH、-C＝N-和-NH2官能基团，表征了ND-AO中肟基的存在。吸附铀后，出现明显的新增峰，表明铀被吸附。

Claims (7)

1.聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石的制备方法，其特征在于工艺步骤如下：
(1)聚甘油功能化纳米金刚石的制备
将原料纳米金刚石、缩水甘油与氯苯按质量比1:(20～25):(700～800)共混，并于室温下超声分散至得到纳米金刚石均匀分散的混合分散液，将混合分散液置于反应器中在搅拌下加热回流反应15～120min，反应结束得到反应液，待反应液冷却至室温后过滤得滤饼，将滤饼用丙酮、二甲基甲酰胺交替洗涤去除未反应的原料和杂质后进行干燥，干燥后得到的粉末即为聚甘油功能化纳米金刚石；
(2)聚丙烯腈功能化纳米金刚石的制备
将步骤(1)所得聚甘油功能化纳米金刚石、FeSO4·7H2O和去离子水共混，聚甘油功能化纳米金刚石与FeSO4·7H2O的质量比为1:(1～3)，去离子水的加入量为使聚甘油功能化纳米金刚石和FeSO4·7H2O完全浸没，然后于室温下超声分散至得到聚甘油功能化纳米金刚石均匀分散的混合分散液，向所得混合分散液中依次加入质量为聚甘油功能化纳米金刚石质量15～20倍的丙烯腈、质量为聚甘油功能化纳米金刚石质量0.5～2倍的双氧水，再于室温下搅拌反应5～30min，反应结束后过滤得滤饼，将滤饼用水、丙酮、二甲基甲酰胺交替洗涤至滤液无色后进行干燥，干燥后得到的粉末即为聚丙烯腈功能化纳米金刚石；
(3)聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石的制备
将步骤(2)所得聚丙烯腈功能化纳米金刚石、NH2OH·HCl和去离子水共混，聚丙烯腈功能化纳米金刚石与NH2OH·HCl的质量比为1:(8～15)，去离子水的加入量为使聚丙烯腈功能化纳米金刚石和NH2OH·HCl完全浸没，然后于室温下超声分散至NH2OH·HCl完全溶解，得到混合分散液，调节所得混合分散液的pH为7.0～9.0，然后在70～90℃搅拌反应3～5h，反应结束得到反应液，待反应液冷却至室温后过滤得滤饼，将滤饼用水、丙酮、二甲基甲酰胺交替洗涤至滤液无色后进行干燥，干燥后得到的粉末即为聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石。
2.根据权利要求1所述聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述反应器为微波反应器，所述加热回流为微波加热，反应过程中的加热功率为500～900W。
3.根据权利要求1或2所述的聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述纳米金刚石的粒径小于10纳米。
4.根据权利要求1或2所述的聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石的制备方法，其特征在于步骤(1)、步骤(2)中超声分散的时间为10～60min。
5.根据权利要求3所述的聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石的制备方法，其特征在于步骤(1)、步骤(2)中超声分散的时间为10～60min。
6.权利要求1至5中任一权利要求所述方法制备的聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石。
7.权利要6所述聚偕胺肟功能化的超支化纳米金刚石作为铀吸附剂的应用。
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