[发明专利]高效可逆的脂溶性碳点改性碘吸附材料、制备及应用

说明书

本发明提供了一种高效可逆的脂溶性碳点改性碘吸附材料，该吸附材料为表面负载脂溶性碳点的天然生物质材料，所述碳点以烷基吡啶盐为碳源制得，所述的天然生物质材料为农林产物或废弃物。利用脂溶性碳点来构建天然生物质材料的疏水性表面，不但增加了对碘单质的吸附能力、还增加了其在水中的稳定性，且吸附的I₂通过简单的化学还原反应即可被释放出来，实现碘的回收，同时也实现了吸附材料的循环利用，具有很好的循环使用稳定性。

技术领域

本发明属于天然生物质吸附材料应用技术领域，涉及天然生物质改性的碘吸附材料，具体涉及一种脂溶性碳点改性天然生物质碘吸附材料及其改性和吸附应用。

技术背景

由于核能的广泛应用，大量的放射性废料被释放到环境中，给生态系统带来极大的威胁。自从1986年的切尔诺贝利和2011年的福岛核灾难以后，核废料引起的环境和健康问题越来越受重视。碘是放射性核物质的主要组成部分，包括¹²⁹I和¹³¹I。¹²⁹I是核原子裂变不可避免的副产物，且半衰期为1.57×10⁷年，在环境中给公众带来威胁，因此必须被捕捉并稳定储存。但是，¹³¹I是一个半衰期很短的同位素，只有8.02天，被广泛用于甲状腺疾病的放射性治疗。放射性碘进入环境会直接影响人体的新陈代谢，因此，对环境中放射碘的高效捕捉和回收已非常急迫。

目前，很多方法已被用于捕捉水体中的放射性碘，主要分为两种方法，一种是化学吸附，另一种是物理吸附。化学吸附主要基于碘离子和吸附剂物质的化学反应，如Bi³⁺、Hg²⁺、Ag⁺、Cu⁺等被用于与I^-形成沉淀而从水体中除去。这是一种有效的除碘方法，适用于从大体积的水体中吸附并回收碘离子，但吸附剂材料不但昂贵，大量使用还会引起环境问题。而且，由于物质与碘离子间的化学键合，解离效率低，可回收率低。对碘的物理吸附需要疏水表面，其对水体中的碘单质吸附起非常重要的作用。因此各种无机多孔材料、活性碳、沸石、金属有机框架(MOF)化合物和离子液体被合成并用于碘的吸附。因此这两种方法相比，物理吸附更简单和经济，更具有应用前景。在这些材料中，MOF被广泛研究用于碘的吸附剂。然而，其复杂的合成过程和在酸条件下的不稳定性限制了其应用。并且，由于MOF的富电子有机键会还原溶液中的I₂生成I^-，因此降低了MOF对碘的吸附能力，从而限制了其应用。

作为一种新的碳纳米材料，碳点(CDs)被广泛关注，由于其极具前景的光致发光光谱、优异的物化性质、低毒性、低廉的价格和生物适应性，而被广泛应用于生物成像、传感、光催化和太阳能电池。但目前研究的碳点大多数都是亲水的，关于疏水性碳点的研究特别是应用研究很少有相关报道。

发明专利CN201810130028.5，公开了一种碳点改性金属有机骨架吸附材料的制备方法及水体污染物治理应用。采用溶剂热法制备水溶性的液态碳点溶液，将得到的碳点分散在含有Co(NO₃)₂·6H₂O的水溶液中，得到金属有机骨架-碳点复合材料，将得到的金属有机骨架-碳点复合材料用水和甲醇纯化，并低温烘干得到碳点改性的MOF吸附材料。该碳点改性的MOF吸附材料应用于水体有机污染物的吸附，采用的碳点为水溶性碳点，不适用于水体中的碘吸附。

发明内容

为了解决水体中放射性碘的污染问题，本发明提供了一种高效可逆的脂溶性碳点改性碘吸附材料，利用脂溶性碳点改性天然生物质材料，采用脂溶性碳点来构建天然生物质材料的疏水性表面，不但增加了对碘单质的吸附能力、还增加了其在水中的稳定性，且吸附的I₂通过简单的化学还原反应即可被释放出来，实现碘的回收，同时也实现了吸附材料的循环利用，具有很好的循环使用稳定性。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：