飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的制备方法

1.本发明属于生物质废弃资源用于环境中放射性气态碘固化技术领域，更具体地说，本发明涉及飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的制备方法。


背景技术：

2.飞絮，为杨柳树的种子，呈白色绒毛状，易对人体造成皮肤过敏及慢性支气管炎等疾病，飞絮纤维表面存在一层蜡质层，可长期漂浮于水面并引起水体污染，此外，飞絮还是易燃物，容易导致火灾。由于飞絮纤维短、软、强度低的原因，无法进行纺丝，至今未取得广泛应用。但飞絮纤维相较于其他纤维素，具有独特的中空管道结构，该类纤维被改性为固化剂后，可于内外两层进行固化，能充分利用活性位点。飞絮中含有醛类、酯类、酮类基团，这些基团对气态碘均具有潜在的捕获能力，此外，飞絮纤维表面富含羟基，可与银离子通过离子偶极相互作用络合，银离子被还原后，也是零价纳米银的稳点钝化位点，是制备零价纳米银的良好材料。飞絮纤维还可以以羟基为活化中心，通过酯化，醚化，接枝共聚等手段进行功能化改性，具有广泛的应用环境。
3.伴随着核能的快速发展，学界对放射性核乏燃料处理的关注也日益提升，
129
i和
131
i为核反应中产生危害较大的碘同位素。
129
i半衰期长(t
1/2
＝1.52
×
107y)，易以有机碘和无机碘形式广泛分布于水、大气、土壤等介质中，在环境中持续存在并积累，对该地区造成严重危害；
131
i虽然半衰期短(t
1/2
＝8.02d)，但其活性高，对环境及人体危害性大。此外，碘易富集在人体甲状腺中，造成甲状腺病变，因此它们在释放后均需立即固化并可靠的储存于地下。目前气态碘的固化材料主要包括活性炭、银基沸石、纳米气凝胶、金属有机框架、共价有机框架等，但由于稳定性差，制备工艺复杂，制备成本高、后期不易处理、环境适应能力差等多种限制因素，急需一种新的可替代材料。


技术实现要素：

4.本发明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。
5.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了飞絮纤维负债零价纳米银高效固定气态碘材料的制备方法，包括以下步骤：
6.步骤一、将飞絮纤维置入去离子水中，超声清洗、去籽，过滤后于烘箱中干燥；
7.步骤二、将步骤一中的飞絮纤维浸入一定浓度的硝酸银溶液中，超声混匀；
8.步骤三、将步骤二中得到的溶液转移至聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，水热炭化，将炭化后的材料抽滤，干燥备用；
9.步骤四、将步骤三中得到的炭化飞絮纤维于一定浓度的硼氢化钠溶液中还原，还原后抽滤干燥，即得飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料。
10.优选的是，其中，所述步骤一中的飞絮纤维为未预处理的杨絮纤维、柳絮纤维中的一种或几种，经超声清洗、去籽后，超声清洗5h，于烘箱中25～85℃干燥，其中，超声清洗温
度不高于60℃；所述飞絮纤维与去离子水的质量体积比为1g:1000ml。
11.优选的是，其中，所述步骤二中硝酸银溶液浓度为0.01～50.0g/l，所述飞絮纤维与硝酸银的质量比为1:0.01～1，超声混合时间为0.1～96h，超声混合的温度为50℃。
12.优选的是，其中，所述步骤三中水热温度控制在45～200℃，水热炭化时间为2h，飞絮纤维与聚四氟乙烯内衬的质量体积比为1g:500ml。
13.优选的是，其中，所述步骤四中硼氢化钠浓度为0.01～15mol/l，飞絮纤维与硼氢化钠的质量比为10:57，还原温度为20～90℃，抽滤后在真空干燥箱中的干燥温度为75℃。
14.优选的是，其中，所述步骤四中，将还原后的炭化飞絮纤维抽滤干燥后，对炭化飞絮纤维进行硅酸铝改性处理，具体方法包括：
15.s1、制备改性层状硅酸铝，并向改性层状硅酸铝中掺入三氧化二铝纳米粉末，得到硅酸盐混合粉末；
16.s2、对硅酸盐混合粉末进行热退火处理；
17.s3、将负载有零价纳米银的炭化飞絮纤维投入至无水乙醇中，磁力搅拌得到悬浮液，向悬浮液中加入热退火后的硅酸盐混合粉末，并加入聚乙二醇作为分散剂，搅拌分散、过滤烘干得到混有硅酸铝的炭化飞絮纤维，压制为薄片后进行粉碎处理，得到飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料。
18.优选的是，其中，所述s1中，制备改性层状硅酸铝，并向改性层状硅酸铝中掺入三氧化二铝纳米粉末的具体方法包括：将层状硅酸铝投入至无水乙醇中，搅拌后得到悬浊液，其中层状硅酸铝与无水乙醇的质量体积比为1g:30～100ml；向悬浊液中加入丙烯酸和椰油胺丙基二甲基甜菜碱，在70℃～80℃条件下反应2～24h，向其中加入三氧化二铝纳米粉末，并超声分散，超声频率为40～80khz，超声时间为20～40min，静置后过滤沉降产物，用去离子水多次洗涤后，烘干得到硅酸盐混合粉末；其中，硅酸铝、丙烯酸、椰油胺丙基二甲基甜菜碱、三氧化二铝的质量比为100:2～30:5～35:40～80。
19.优选的是，其中，所述s2中，对硅酸盐混合粉末进行热退火处理的方法包括：将硅酸盐混合粉末投入至高温退火炉中，通入氮气，退火温度为400～800℃，退火时间为2～24h。
20.优选的是，其中，所述s3中，磁力搅拌的速度为1200～3000r/min，炭化飞絮纤维、硅酸盐混合粉末、聚乙二醇的质量比为30:1～3:5。
21.一种飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的制备方法的应用，制备得到的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料应用于气态碘的固化领域。
22.本发明至少包括以下有益效果：
23.(1)本发明中银以纳米单质形式负载在飞絮纤维上，零价纳米银负载在飞絮纤维基材表面和纤维孔隙中，呈现出镀膜状的金属镀层，并附带有颗粒状物质，性质稳定。对气态碘固化容量较高，被固化的碘主要以碘化银形式储存，不易挥发，有利于放射性碘的储存及固化处理。
24.(2)本发明所用原料为飞絮纤维，尤其是目前废弃的杨、柳絮纤维，避免了其对环境的污染，同时飞絮纤维来源广泛，价格低廉。
25.(3)本发明制备工艺简单，不涉及任何有毒有害试剂，制备过程中不会造成二次污染。
26.(4)本发明充分利用杨/柳絮纤维独特的中空结构，使固化呈内外两层，充分利用材料空间和活性位点。
27.(5)本发明通过向炭化飞絮纤维中加入硅酸盐混合粉末，进行硅酸盐改性，显著增加了炭化飞絮纤维的比表面积，增加了炭化飞絮纤维的孔隙率，进一步提高了飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料对气态碘的吸附能力。其中，对硅酸盐混合粉末进行了热退火处理，增加了硅酸盐混合粉末空隙的致密性。
28.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
29.图1为本发明实施例2制备的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料固化前后的xrd图；
30.图2为本发明实施例2制备的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料吸附气态碘前的sem图；
31.图3为本发明实施例2制备的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料吸附气态碘后的sem图。
32.图4为本发明实施例2制备的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料固化前后的实物图；
33.图5为本发明实施例2制备的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料固化前后的tem及hrtem图；
34.图6为本发明实施例2制备的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的碘固化曲线图；
35.图7为本发明实施例2制备的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料固化前后的xps图；
36.图8为本发明实施例2制备的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的热失重曲线图；
37.图9为本发明实施例2和实施例7制备的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的碘固化曲线图。
具体实施方式
38.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
39.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
40.实施例1：
41.一种飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
42.步骤一、将0.1g柳絮纤维置入100ml去离子水中，超声清洗5h、去籽，过滤后于烘箱中45℃干燥；
43.步骤二、将0.015g硝酸银加入30ml去离子水中，超声溶解5min，将步骤一中的柳絮纤维置于0.5g/l硝酸银溶液中，50℃下超声处理48h，处理后的柳絮纤维变为黑色；
44.步骤三、将步骤二中得到的溶液转移至50ml聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，于烘箱中160℃水热2h，抽滤后于真空干燥箱中45℃干燥备用。
45.步骤四、将步骤三中得到的柳絮纤维于11.349g/l硼氢化钠溶液中25℃下还原12h，硼氢化钠质量为0.57g，将溶液抽滤，于真空干燥箱中75℃干燥，即得飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料。
46.实施例2：
47.一种飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
48.步骤一、将0.1g杨絮纤维置入100ml去离子水中，超声清洗5h、去籽，过滤后于烘箱中45℃干燥；
49.步骤二、将0.015g硝酸银加入30ml去离子水中，超声溶解5min，将步骤一中的杨絮纤维置于0.5g/l硝酸银溶液中，50℃下超声处理48h，处理后的杨絮纤维变为黑色；
50.步骤三、将步骤二中得到的溶液转移至聚50ml四氟乙烯内衬的水热反应釜中，于烘箱中160℃水热2h，抽滤后于45℃真空干燥箱箱中干燥备用。
51.步骤四、将步骤三中得到的杨絮纤维于11.349g/l硼氢化钠溶液中25℃下还原12h，硼氢化钠质量为0.57g，将溶液抽滤，于真空干燥箱中75℃干燥，即得飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料。
52.实施例3：
53.一种飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
54.步骤一、将0.1g柳絮纤维置入去离子水中，超声清洗5h、去籽，过滤后于烘箱中45℃干燥；
55.步骤二、将0.006g硝酸银加入30ml去离子水中，超声溶解5min，将步骤一中的柳絮纤维置于0.2g/l硝酸银溶液中，50℃下超声处理48h，处理后的柳絮纤维变为黑色；
56.步骤三、将步骤二中得到的溶液转移至50ml聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，于烘箱中160℃水热2h，抽滤后于真空干燥箱中45℃干燥备用。
57.步骤四、将步骤三中得到的柳絮纤维于11.349g/l硼氢化钠溶液中25℃下还原12h，硼氢化钠质量为0.57g，将溶液抽滤，于真空干燥箱中75℃干燥，即得飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料。
58.实施例4：
59.一种飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
60.步骤一、将0.1g杨絮纤维置入100ml去离子水中，超声清洗5h、去籽，过滤后于烘箱中45℃干燥；
61.步骤二、将0.006g硝酸银加入30ml去离子水中，超声溶解5min，将步骤一中的杨絮纤维置于0.2g/l硝酸银溶液中，50℃下超声处理48h，处理后的杨絮纤维变为黑色；
62.步骤三、将步骤二中得到的溶液转移至50ml聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，于
烘箱中160℃水热2h，抽滤后于真空干燥箱中45℃干燥备用。
63.步骤四、将步骤三中得到的杨絮纤维于11.349g/l硼氢化钠溶液中常温下还原12h，硼氢化钠质量为0.57g，将溶液抽滤，于真空干燥箱中75℃干燥，即得飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料。
64.实施例5：
65.一种飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
66.步骤一、将0.1g杨絮纤维置入100ml去离子水中，超声清洗5h、去籽，过滤后于烘箱中45℃干燥；
67.步骤二、将0.006g硝酸银加入30ml去离子水中，超声溶解5min，将步骤一中的杨絮纤维置于0.2g/l硝酸银溶液中，50℃下超声处理48h，处理后的杨絮纤维变为黑色；
68.步骤三、将步骤二中得到的溶液转移至50ml聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，于烘箱中160℃水热4h，抽滤后于真空干燥箱中45℃干燥备用。
69.步骤四、将步骤三中得到的杨絮纤维于11.349g/l硼氢化钠溶液中常温下还原12h，硼氢化钠的质量为0.57g，将溶液抽滤，于真空干燥箱中75℃干燥，即得飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料。
70.实施例6：
71.一种飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
72.步骤一、将0.1g杨絮纤维置入100ml去离子水中，超声清洗5h、去籽，过滤后于烘箱中45℃干燥；
73.步骤二、将0.006g硝酸银加入30ml去离子水中，超声溶解5min，将步骤一中的杨絮纤维置于0.2g/l硝酸银溶液中，50℃下超声处理48h，处理后的杨絮纤维变为黑色；
74.步骤三、将步骤二中得到的溶液转移至50ml聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，于烘箱中200℃水热2h，抽滤后于真空干燥箱中45℃干燥备用。
75.步骤四、将步骤三中得到的杨絮纤维于11.349g/l硼氢化钠溶液中常温下还原12h，硼氢化钠的质量为0.57g，将溶液抽滤，于真空干燥箱中75℃干燥，即得飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料。
76.实施例7：
77.一种飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
78.步骤一、将0.1g杨絮纤维置入100ml去离子水中，超声清洗5h、去籽，过滤后于烘箱中45℃干燥；
79.步骤二、将0.015g硝酸银加入30ml去离子水中，超声溶解5min，将步骤一中的杨絮纤维置于0.5g/l硝酸银溶液中，50℃下超声处理48h，处理后的杨絮纤维变为黑色；
80.步骤三、将步骤二中得到的溶液转移至50ml聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，于烘箱中160℃水热2h，抽滤后于45℃真空干燥箱箱中干燥备用。
81.步骤四、将步骤三中得到的杨絮纤维于11.349g/l硼氢化钠溶液中25℃下还原12h，硼氢化钠的质量为0.57g，将溶液抽滤，于真空干燥箱中75℃干燥，对炭化飞絮纤维进
行硅酸铝改性处理，具体方法包括：
82.s1、将10g层状硅酸铝投入至300ml无水乙醇中，搅拌后得到悬浊液；向悬浊液中加入0.2g丙烯酸和0.5g椰油胺丙基二甲基甜菜碱，在70℃条件下反应3h，向其中加入4g三氧化二铝纳米粉末，并超声分散，超声频率为40khz，超声时间为20min，静置后过滤沉降产物，用去离子水多次洗涤后，烘干得到硅酸盐混合粉末；
83.s2、将硅酸盐混合粉末投入至高温退火炉中，通入氮气，退火温度为400℃，退火时间为2h；
84.s3、将0.03g负载有零价纳米银的炭化飞絮纤维投入至无水乙醇中，磁力搅拌得到悬浮液，磁力搅拌的速度为1200r/min，向悬浮液中加入0.001g热退火后的硅酸盐混合粉末，并加入0.005g聚乙二醇作为分散剂，搅拌分散、过滤烘干得到混有硅酸铝的炭化飞絮纤维，压制为薄片后进行粉碎处理，得到飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料。
85.实施例8
86.一种飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
87.步骤一、将0.1g杨絮纤维置入100ml去离子水中，超声清洗5h、去籽，过滤后于烘箱中45℃干燥；
88.步骤二、将0.015g硝酸银加入30ml去离子水中，超声溶解5min，将步骤一中的杨絮纤维置于0.5g/l硝酸银溶液中，50℃下超声处理48h，处理后的杨絮纤维变为黑色；
89.步骤三、将步骤二中得到的溶液转移至50ml聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，于烘箱中160℃水热2h，抽滤后于45℃真空干燥箱箱中干燥备用。
90.步骤四、将步骤三中得到的杨絮纤维于11.349g/l硼氢化钠溶液中25℃下还原12h，硼氢化钠的质量为0.57g，将溶液抽滤，于真空干燥箱中75℃干燥，对炭化飞絮纤维进行硅酸铝改性处理，具体方法包括：
91.s1、将10g层状硅酸铝投入至300ml无水乙醇中，搅拌后得到悬浊液；向悬浊液中加入1.6g丙烯酸和2g椰油胺丙基二甲基甜菜碱，在70℃条件下反应3h，向其中加入6g三氧化二铝纳米粉末，并超声分散，超声频率为60khz，超声时间为30min，静置后过滤沉降产物，用去离子水多次洗涤后，烘干得到硅酸盐混合粉末；
92.s2、将硅酸盐混合粉末投入至高温退火炉中，通入氮气，退火温度为600℃，退火时间为2h；
93.s3、将0.03g负载有零价纳米银的炭化飞絮纤维投入至无水乙醇中，磁力搅拌得到悬浮液，磁力搅拌的速度为2100r/min，向悬浮液中加入0.002g热退火后的硅酸盐混合粉末，并加入0.005g聚乙二醇作为分散剂，搅拌分散、过滤烘干得到混有硅酸铝的炭化飞絮纤维，压制为薄片后进行粉碎处理，得到飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料。
94.实施例9
95.一种飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
96.步骤一、将0.1g杨絮纤维置入100ml去离子水中，超声清洗5h、去籽，过滤后于烘箱中45℃干燥；
97.步骤二、将0.015g硝酸银加入30ml去离子水中，超声溶解5min,将步骤一中的杨絮
纤维置于0.5g/l硝酸银溶液中，50℃下超声处理48h，处理后的杨絮纤维变为黑色；
98.步骤三、将步骤二中得到的溶液转移至50ml聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，于烘箱中160℃水热2h，抽滤后于45℃真空干燥箱箱中干燥备用。
99.步骤四、将步骤三中得到的杨絮纤维于11.349g/l硼氢化钠溶液中25℃下还原12h，硼氢化钠的质量为0.57g，将溶液抽滤，于真空干燥箱中75℃干燥，对炭化飞絮纤维进行硅酸铝改性处理，具体方法包括：
100.s1、将10g层状硅酸铝投入至300ml无水乙醇中，搅拌后得到悬浊液；向悬浊液中加入3g丙烯酸和3g椰油胺丙基二甲基甜菜碱，在80℃条件下反应24h，向其中加入8g三氧化二铝纳米粉末，并超声分散，超声频率为40khz，超声时间为20min，静置后过滤沉降产物，用去离子水多次洗涤后，烘干得到硅酸盐混合粉末；
101.s2、将硅酸盐混合粉末投入至高温退火炉中，通入氮气，退火温度为400℃，退火时间为2h；
102.s3、将0.03g负载有零价纳米银的炭化飞絮纤维投入至无水乙醇中，磁力搅拌得到悬浮液，磁力搅拌的速度为3000r/min，向悬浮液中加入0.003g热退火后的硅酸盐混合粉末，并加入0.005g聚乙二醇作为分散剂，搅拌分散、过滤烘干得到混有硅酸铝的炭化飞絮纤维，压制为薄片后进行粉碎处理，得到飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料。
103.图1为本发明实施例2制备的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料固化前后的xrd图，其中ycf@ag为固化前，ycf@ag-i为固化后，如图所示，在固化气态碘前，飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料于2θ＝15.8
°
、22.5
°
处呈现出鲜明的碳纤维结构峰，于2θ＝38.2
°
、44.5
°
、64.8
°
、77.5
°
处呈现出零价银的峰，分别对应其(111)、(200)、(220)、(311)晶面，表明零价银较好的负载于杨絮纤维上。吸碘后，材料中碳纤维结构峰消失，表面其纤维结构遭到一定破坏，同时，于2θ＝22.5
°
、23.9
°
、25.8
°
、39.6
°
、42.8
°
、46.7
°
、71.1
°
等处呈现碘化银的特征峰，分别对应其(100)、(002)、(101)、(110)、(103)、(112)、(300)晶面，表明碘以碘化银的形式被固化于固化剂中。
104.图2和图3为实施例2制备的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料吸附气态碘前的sem图，如图所示，零价纳米银以纳米颗粒形态负载在飞絮纤维基材表面和纤维孔隙中。图4为本发明实施例2制备的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料固化前后的实物图，固化前，材料形貌为疏松的棕褐色纤维，固化气态碘后，材料转变为紫黑色。
105.图5为本发明实施例2制备的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料固化前后的tem及hrtem图，前三幅图为固化前的材料，固化前，零价纳米银以纳米颗粒形态负载在飞絮纤维基材表面和纤维空隙中。hrtem中，晶面间距为0.237nm，对应单质银中(111)晶面。后三幅图为固化后的材料，碘化银以颗粒状形态分布于材料表面，hrtem中，晶面间距为0.372nm，对应碘化银材料(002)晶面。证实了材料中由银与碘反应生成碘化银进行碘固化。
106.对实施例1～9制备的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料进行气态碘固化实验；其方法为：本发明采用无放射性的碘单质替代放射性的碘单质；首先把过量的碘单质放于500ml的集气瓶底部，取20mg飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料(实施例1～9)放于25ml坩埚中，置于集气瓶中，盖好瓶盖，将集气瓶放置于75℃～200℃烘箱中，不同时间间隔内，最长固化48h后从烘箱取出，冷却到室温，根据重量法测定改性后的絮纤维固化气态碘的含量。计算公式如下：q＝(m
2-m1)/m1×
100wt％，其中q(wt％)为碘的固化
量，m1(mg)和m2(mg)分别为飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料固化碘之前和之后的重量，每个固化材料平行进行三次固化实验，取平均值；。
107.图6为本发明实施例2制备的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的固化曲线图，可以看出，材料对气态碘有极高的吸附效率，随着接触时间的增加，碘的固化量逐渐增大，能于4h内基本达到吸附平衡，最大吸附量高达1093mg/g。图9为本发明实施例实施例2和7制备的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的固化曲线图，从图6和图9的对比可以看出，实施例7制备的飞絮负载零价纳米银高效固定气态碘材料具有比实施例2更为优异的碘固化效果，这是由于实施例7向炭化飞絮纤维中加入硅酸盐混合粉末，对飞絮纤维进行了硅酸盐改性，显著增加了炭化飞絮纤维的比表面积，增加了炭化飞絮纤维的孔隙率，进一步提高了飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料对气态碘的吸附能力。其中，对硅酸盐混合粉末进行了热退火处理，增加了硅酸盐混合粉末空隙的致密性。
108.图7为本发明实施例2制备的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料固化其前后的xps图谱，材料主要出现了c1s、ag3d、o1s、i3d的峰，再次证明ag的成功负载以及i的成功固化，ag3d从374.3ev，368.3ev到374.0ev，368.0ev的电子位移证明了ag从ag0到ag
+
的转变，o1s从533.2ev，532.0ev到532.8ev，531.6ev的电子位移，且532.8ev的面积增大，代表c＝o键的增加，推测因为ag与i反应暴露了c-oh与ag的结合位点，最后，i3d于630.4ev，618.9ev的峰表明固化后碘以i
3-的形态固定于价纳米银负载飞絮纤维高温条件下固化气态碘材料中。
109.图8为本发明实施例2制备的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料热失重曲线图，如图所示，材料在200℃前质量损失小于3％，具有优异的热稳定性，能满足高温条件下作业的要求。
110.这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
111.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

技术特征：
1.飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将飞絮纤维置入去离子水中，超声清洗、去籽，过滤后于烘箱中干燥；步骤二、将步骤一中的飞絮纤维浸入一定浓度的硝酸银溶液中，超声混匀；步骤三、将步骤二中得到的溶液转移至聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，水热炭化，将炭化后的材料抽滤，干燥备用；步骤四、将步骤三中得到的炭化飞絮纤维于一定浓度的硼氢化钠溶液中还原，还原后抽滤干燥，即得飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料。2.如权利要求1所述的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的飞絮纤维为未预处理的杨絮纤维、柳絮纤维中的一种或几种，经超声清洗、去籽后，超声清洗5h，于烘箱中25～85℃干燥，其中，超声清洗温度不高于60℃；所述飞絮纤维与去离子水的质量体积比为1g:1000ml。3.如权利要求1所述的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中硝酸银溶液浓度为0.01～50.0g/l，所述飞絮纤维与硝酸银的质量比为1:0.01～1，超声混合时间为0.1～96h，超声混合的温度为50℃。4.如权利要求1所述的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中水热温度控制在45～200℃，水热炭化时间为2h，飞絮纤维与聚四氟乙烯内衬的质量体积比为1g:500ml。5.如权利要求1所述的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤四中硼氢化钠浓度为0.01～15mol/l，飞絮纤维与硼氢化钠的质量比为10:57，还原温度为20～90℃，抽滤后在真空干燥箱中的干燥温度为75℃。6.如权利要求1所述的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤四中，将还原后的炭化飞絮纤维抽滤干燥后，对炭化飞絮纤维进行硅酸铝改性处理，具体方法包括：s1、制备改性层状硅酸铝，并向改性层状硅酸铝中掺入三氧化二铝纳米粉末，得到硅酸盐混合粉末；s2、对硅酸盐混合粉末进行热退火处理；s3、将负载有零价纳米银的炭化飞絮纤维投入至无水乙醇中，磁力搅拌得到悬浮液，向悬浮液中加入热退火后的硅酸盐混合粉末，并加入聚乙二醇作为分散剂，搅拌分散、过滤烘干得到混有硅酸铝的炭化飞絮纤维，压制为薄片后进行粉碎处理，得到飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料。7.如权利要求6所述的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的制备方法，其特征在于，所述s1中，制备改性层状硅酸铝，并向改性层状硅酸铝中掺入三氧化二铝纳米粉末的具体方法包括：将层状硅酸铝投入至无水乙醇中，搅拌后得到悬浊液，其中层状硅酸铝与无水乙醇的质量体积比为1g:30～100ml；向悬浊液中加入丙烯酸和椰油胺丙基二甲基甜菜碱，在70℃～80℃条件下反应2～24h，向其中加入三氧化二铝纳米粉末，并超声分散，超声频率为40～80khz，超声时间为20～40min，静置后过滤沉降产物，用去离子水多次洗涤后，烘干得到硅酸盐混合粉末；其中，硅酸铝、丙烯酸、椰油胺丙基二甲基甜菜碱、三氧化二铝的质量比为100:2～30:5～35:40～80。
8.如权利要求6所述的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的制备方法，其特征在于，所述s2中，对硅酸盐混合粉末进行热退火处理的方法包括：将硅酸盐混合粉末投入至高温退火炉中，通入氮气，退火温度为400～800℃，退火时间为2～24h。9.如权利要求6所述的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的制备方法，其特征在于，所述s3中，磁力搅拌的速度为1200～3000r/min，炭化飞絮纤维、硅酸盐混合粉末、聚乙二醇的质量比为30:1～3:5。10.一种如权利要求1～9任意一项所述的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的制备方法的应用，其特征在于，制备得到的飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料应用于气态碘的固化领域。

技术总结
本发明公开了飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料的制备方法，包括：将飞絮纤维置入去离子水中，超声清洗、去籽，过滤后于烘箱中干燥；将飞絮纤维浸入硝酸银溶液中，超声混匀；将得到的溶液转移至聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，水热炭化，将炭化后的材料抽滤，干燥备用；将得到的炭化飞絮纤维于硼氢化钠溶液中还原，还原后抽滤干燥，即得飞絮纤维负载零价纳米银高效固定气态碘材料。本发明将零价纳米银负载在飞絮纤维基材界面和孔隙中，有纳米银颗粒状物质生成。制备的材料性质稳定，气态碘被捕获后与零价纳米银生成AgI化合物而被固定，材料表现出优异的气态碘固定能力。此材料的成功制备有利于放射性气态碘的高效捕获和固化处置。固化处置。固化处置。


技术研发人员：朱辉 方宇 雷洁红 裴玺航 张满
受保护的技术使用者：西华师范大学
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/7/25