功能化介孔炭的制备及对铀的吸附性能研究

　　为开发出更多功能化介孔炭吸附材料，实现铀的高效富集分离，本论文分别采用骨架氮掺杂、表面氧化、多巴胺聚集体沉积和聚甲基丙烯酸缩水甘油酯（PGMA）可控生长等方法制备了多种不同的功能化介孔炭，并系统研究和比较了不同功能化介孔炭对铀的吸附行为、性能和机理等。

　　宋扬（1989-），男，汉族，中共党员，江苏连云港人，现就职于云南省工业和信息化委员会。2008-2012年，就读于西安交通大学能源与动力工程学院，并获得化学工程与工艺专业学士学位；2012-2017年，就读于清华大学核能与新能源技术研究院，并获得化学工程与技术专业博士学位；2015-2016年，赴卡内基梅隆大学化学系访问一年，师从美国工程院院士、高分子化学领域科学家Krzysztof Matyjaszewski。主要研究方向为纳米炭材料的制备、功能化及其在环境、能源等领域的应用。目前，已累计发表SCI收录论文12篇，其中，以作者在J. Am. Chem. Soc.、Chem. Mater.、Maromolecules、ACS Macro Lett.等权威期刊上发表论文7篇。

第1章引言
1.1研究背景
1.1.1核电发展与铀资源的开发利用
1.1.2铀污染的产生及其危害
1.1.3铀富集分离的意义
1.2铀富集分离方法简介
1.2.1絮凝沉淀法
1.2.2蒸发浓缩法
1.2.3离子交换法
1.2.4膜分离法
1.2.5吸附法
1.3铀吸附材料
1.3.1矿石
1.3.2生物材料
1.3.3高分子材料
1.3.4无机纳米材料
1.4介孔炭
1.4.1介孔炭的制备
1.4.2介孔炭的功能化
1.4.3介孔炭在放射性核素吸附领域的应用
1.5选题意义和研究内容
第2章骨架氮掺杂型介孔炭的制备及对铀的吸附性能
2.1引言
2.2实验部分
2.2.1实验试剂
2.2.2材料制备
2.2.3仪器与表征方法
2.2.4吸附实验
2.3结果与讨论
2.3.1嵌段共聚物PANbPBA的合成
2.3.2嵌段共聚物PANbPBA的热学分析
2.3.3采用不同链长的PANbPBA为模板制备氮掺杂
介孔炭
2.3.4不同碳化温度制备四种氮掺杂炭吸附材料
2.3.5pH对材料吸附铀性能的影响
2.3.6材料对铀的吸附选择性
2.4小结
第3章表面氧化型介孔炭的制备及对铀的吸附性能
3.1引言
3.2实验部分
3.2.1实验试剂
3.2.2材料制备
3.2.3仪器与表征方法
3.2.4吸附实验
3.3结果与讨论
3.3.1材料的结构性质
3.3.2材料的元素组成和含氧功能基团分布
3.3.3pH对材料吸附铀性能的影响
3.3.4材料对铀的吸附动力学
3.3.5材料对铀的吸附等温线
3.3.6材料对铀的吸附选择性
3.3.7材料的铀脱附测试
3.4小结
第4章多巴胺聚集体沉积型介孔炭的制备及对铀的吸附性能
4.1引言
4.2实验部分
4.2.1实验试剂
4.2.2材料制备
4.2.3仪器与表征方法
4.2.4吸附实验
4.3结果与讨论
4.3.1材料的结构性质
4.3.2材料的元素组成和功能基团分布
4.3.3不同材料对铀的吸附性能
4.3.4pH对材料吸附铀性能的影响
4.3.5材料对铀的吸附动力学
4.3.6材料对铀的吸附等温线
4.3.7材料对铀的吸附选择性
4.3.8材料复用性能
4.4小结
第5章聚合物接枝型介孔炭的可控制备
5.1引言
5.2实验部分
5.2.1实验试剂
5.2.2材料制备
5.2.3仪器与表征方法
5.3结果与讨论
5.3.1两种介孔炭的结构特性
5.3.2介孔炭的多巴胺聚集体沉积
5.3.3介孔炭的ATRP引发剂接枝
5.3.4PGMA接枝型介孔炭的可控制备
5.4小结
第6章聚合物接枝型介孔炭的乙二胺共价修饰及对铀的吸附性能
6.1引言
6.2实验部分
6.2.1实验试剂
6.2.2材料制备
6.2.3仪器与表征方法
6.2.4吸附实验
6.3结果与讨论
6.3.1材料的元素组成和功能基团分布
6.3.2pH对材料吸附铀性能的影响
6.3.3材料对铀的吸附动力学
6.3.4材料对铀的吸附等温线
6.3.5材料对铀的吸附选择性
6.3.6材料的铀脱附测试
6.4小结
第7章结论与展望
7.1结论
7.2创新性
7.3展望
参考文献
在学期间发表的学术论文与取得的研究成果
致谢