铈-铝氧化物改性锂皂石的孔洞结构及其对钚的滞留研究

发表时间:2021-04-30 23:52

环境友好能源材料国家重点实验室(西南科技大学)

环境修复材料国际研究中心


应用基础研究工作

铈-铝氧化物改性锂皂石的孔洞结构及其对钚的滞留研究

— 1 — 内容简介



针对实际应用中,传统纳米吸附材料与非离子态锕系元素的交换吸附动力学缓慢、吸附效率较低这一瓶颈,环境友好能源材料国家重点实验室——环境修复材料国际研究中心与中国工程物理研究院核物理与化学研究所——中子物理学重点实验室、匈牙利魏格纳物理研究中心——布达佩斯中子中心携手合作,设计出基于廉价锂皂石(Laponite)的具有开放大孔结构的新材料,并借助大科学装置中子小角散射技术等分析手段,定量的建立了材料内部微观结构与其对钚239吸附性能的“构-效”耦合关系。这种高性价比、大孔、类分形结构材料在放射性废液“降级减容”处理中具有一定的应用潜力。该工作被Applied Clay Science,Volume 198, 15 November 2020, 105799(IF: 4.7、中科院分区地球科学类一区Top期刊、矿物学一区Top期刊)收录,相关国家发明专利进入实审阶段。借助四川长晏科技有限公司与四川核清科技有限公司的成果转化与产业化平台,该材料已进入中试放大化生产与应用测试阶段。

由于矿物粘土具有高比表面积、大离子交换容量和出色的螯合能力等特点,近年来被用作去除水相中核素的吸附材料。我国规划在甘肃北山建设的高放废物处置库也准备选用内蒙古高庙子膨润土作为缓冲回填材料,为此我们针对膨润土开展了一系列基础与应用基础研究。在18年发表的成果中,我们发现影响粘土材料与核素相互作用的因素主要有:钚的价态、溶液的酸碱度、离子强度和粘土的表面特性(如表面Zeta电位和比表面积等)。在此基础上我们用(Ce-Al)混合溶剂作为改性剂对高庙子膨润土进行了纳米结构化重组,并研究了重组后高庙子膨润土的微观结构及其对钚的吸附性能。我们发现在中性水环境中,(Ce-Al)改性后的高庙子膨润土对钚的吸附能力是未改性的50倍,这归因于(Ce-Al)改性剂的加入使得高庙子膨润土的微观结构比表面积增大。

在我们最新的工作中,选用了具有开放大孔结构的锂皂石材料,此种材料组成均匀、易于改性且离子交换容量大。我们同样用(Ce-Al)改性剂对其进行改性,用小角中子散射、X光电子衍射、X射线衍射和透射电镜技术等研究改性前后材料的微观形貌和结构特征,在此基础上,对钚239吸附性能的“构-效”耦合关系进行了研究。在此感谢以下经费的支持:国家自然科学基金重点项目(41630646);四川省特聘专家计划(18QR003);四川省科技计划-国际合作项目(2020YFH0119),西南科技大学基础研究项目(15zxt101)。

全文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169131720303641?dgcid=coauthor

文章题目:Pore structure and plutonium retention in fractal-like (Ce-Al)-oxideLaponite clusters

关键字:锂皂石; 锕系核素;镧系元素;中子散射;分形



— 2 — 图文导读



表1 Laponite和(Ce-Al)-Laponite的表面元素含量(原子百分比)


— 3 — 通讯作者简介


Mark Julian Henderson,英国与澳大利亚双重国籍,西南科技大学全日制特聘教授,澳大利亚皇家化学学会终生会员、澳大利亚皇家化学学会特许化学专家、四川省千人计划创新领军人才长期项目获得者。二十年来,长期从事“无机化学与纳米功能材料”领域的研究工作,在丹麦可持续能源国家实验室、英国卢瑟福阿普尔顿实验室、澳大利亚核科学与技术机构以及法国劳厄郎之万实验室等国际知名大科学装置上有着丰富的工作经验。在Advanced Materials,Journal of Materials ChemistryA,Chemical Communications以及Carbon等国际权威学术期刊发上发表论文五十余篇。

主要研究领域:

1)矿物粘土与锕系核素的相互作用机制研究;

2)锕系核素在水环境中的迁移研究;

3)X射线和中子小角散射及反射实验技术与理论方法研究。


晏敏皓,男,1979年生,四川绵阳人。留法10年,获法国国家硕士、博士学位,法国原子能委员会(CEA)低温与纳米材料研究所“高级研究员”。全日制研究员,博士生导师,现任环境友好能源材料国家重点实验室(西南科技大学)——“环境修复材料国际研究中心”主任、国家核技术工业应用工程技术研究中心副主任、核退役工程技术开发实验室副主任,四川长晏科技有限公司总经理,四川核清科技有限公司总经理。入选四川省海外高层次人才“百人计划”,四川省杰出青年科技基金获得者,中国科技城绵阳市“千英百团军民融合高层次创新人才”,“科学中国人”2017年度人物,2019年中国产学研合作创新奖(国科奖社证字第0191号)获得者。现任中国微纳米技术学会青年工作委员会委员,中国核学会锕系物理与化学分会理事,中国晶体学会小角散射专业委员会委员。ACS Applied Materials & Interfaces,Journalof Hazardous Materials, Inorganic Chemistry等国际权威学术期刊审稿人。作为第一或通讯作者,在ACS Applied Materials & Interfaces, Journal of Hazardous Materials,Applied Surface Science以及Journal of Nuclear Materials 等国际权威学术期刊上发表SCI论文四十余篇。曾受邀参加国际著名学术会议并作相关成果的大会及分会报告二十余次。主持法国纳米科学基金1项、国家级及省部级重点项目5项。

主要研究领域为:

1)胶体纳米材料与界面行为研究;

2)锕系核素在水环境中的迁移研究;

3)锕系核素处理/处置材料。


四川猎鹰融合科技(集团)有限公司
咨询电话:13689689520

公司邮箱:460373641@qq.com
集团首页                         关于猎鹰                            发展规划
集团简介                         核环保及新材料                                     四川长晏科技
四川浩康                         特种装备及新能源                             四川核清科技
集团新闻                         军民电子与信息安全                   四川猎鹰科 
集团文化                         项目孵化                                      四川伟博震源
关注集团微信公众号