[发明专利]一种二维硫属化合物的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种二维硫属化合物，所述二维硫属化合物为晶态材料，化学式为(NH₄)₂[Sn₃S₇]·(C₄H₁₃N₃)_1.41，晶胞参数为：α＝β＝90°，γ＝120°，空间群为P6₃/mmc。本发明还公开了所述二维硫属化合物的制备方法及其在吸附碘蒸气中的应用。本发明公开的二维硫属化合物，能够在不同的碘蒸气浓度(低至400ppm)下及较广的温度范围内(25℃～75℃)实现对碘蒸气的去除，且不会因为长时间静置而出现碘的脱附现象。

技术领域

本发明涉及吸附材料技术领域，尤其涉及一种二维硫属化合物的制备方法及其应用。

背景技术

核能是人类未来最有前途的清洁能源之一。但随着核电的不断发展，乏燃料的储量也日益增加。乏燃料中含有未裂变的铀-235，需进行回收和重新利用，这个过程中(即乏燃料后处理)会产生大量的气态放射性碘。相对于固体放射性废物来说，气态放射性碘具有很高的流动性、易随气流迁移，导致其污染面积更大，更易对生态环境和人体健康产生严重的危害。切尔诺贝利和福岛等核事故研究表明，放射性碘是一类传播快、危害大的放射性核素。因此，后处理工厂废气中气态碘的吸附和处理已经成为放射性废气处理的重要研究内容。目前，人们主要使用干法除尘、液体吸收和固相吸附等方法去除气体中的放射性碘。干法除尘对放射性气体的处理效率低，主要用于放射性气溶胶的处置。液体吸收法主要包括汞洗、酸洗和碱洗。虽然该方法具有较高的吸收效率，但是会使用大量的有毒硝酸汞或者硝酸、氢氧化钠等强酸强碱，设备的运行和维护成本高，同时易产生大量的放射性废液。固相吸附法是重要的碘去除方法之一，最为常用的是含银沸石。虽然银基沸石对碘具有较高的去除效率，但是银的大量使用导致吸附材料成本高昂，同时带来一定的环境污染问题。

目前工业上捕获放射性碘的固相吸附法主要是依赖于使用负载在各种固体载体上的活性银(Ag)作为吸附剂。活性银(银纳米粒子/银纳米簇/银离子)可将放射性碘转化为固体AgI，进而除去碘。该吸附剂在实际应用中的最大限制是Ag-I键的不稳定性(Ag-I之间的键能通常为66kJ/mol)。在进一步处理负载碘的银基吸附剂时，不稳定的Ag-I键受光照、温度等外界条件的影响容易发生断裂，这会导致放射性碘的再次释放，造成放射性污染。

此外，处理和捕获碘化合物的传统工业方法是在活性炭上浸渍有机胺，如三乙烯二胺。三乙烯二胺是活性炭吸附剂中用于捕获放射性碘物质的最常见的浸渍剂。与其他吸附剂相比，三乙烯二胺浸渍的活性炭具有优异的吸附容量和较高的净化效率，捕获碘的过程相对简单。然而，它的缺点也很明显：(1)吸附剂容量随着温度的升高而降低；(2)容易发生有机胺的升华，导致浸溃碳材料的碘吸收效率显著降低；(3)碘吸附是一个放热过程，有机胺降低了浸渍碳的着火点，加剧了潜在的安全隐患。

金属有机框架材料与共价有机框架材料是一类新型的晶态多孔材料，其金属中心以及配体的多样性赋予了其多变的化学性质，也让这类材料广泛地应用于放射性碘的去除。然而，有机配体昂贵的价格限制了这类材料的实际应用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明合成了一种新型的二维层状硫化物材料，该材料能够实现对碘蒸气的高效去除。

本发明提供了如下所述的技术方案：

本发明提供了一种二维硫属化合物，所述二维硫属化合物为晶态材料，化学式为(NH₄)₂[Sn₃S₇]·(C₄H₁₃N₃)_1.41，晶胞参数为：α＝β＝90°，γ＝120°，空间群为P6₃/mmc。