一種化合物、其制備方法及作為離子交換材料的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┝艘环N化合物、其制備方法及作為離子交換材料的應(yīng)用。所述化合物具有如下所示的分子式：R1xR22-xSn3S7·y[H2O]，其中，R1、R2獨(dú)立地選自有機(jī)銨離子中的至少一種；x＝0～2，y≥0。所述化合物具有二維電負(fù)性[Sn3S7]n2n-骨架，作為離子交換材料對Cs+、Sr2+具有強(qiáng)的離子交換能力和高的選擇性，對于治理水環(huán)境中的高放射性元素污染有重要意義。
【專利說明】一種化合物、其制備方法及作為離子交換材料的應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請涉及一種具有層狀骨架結(jié)構(gòu)的晶體化合物及其制備方法。
[0002] 本申請還涉及該化合物作為離子交換材料，在分離和去除液相中銫、鍶方面的應(yīng) 用。

【背景技術(shù)】
[0003] 能源與環(huán)境一直是當(dāng)今社會發(fā)展的兩大主題，隨著全球化石能源的日益枯竭以及 其所帶來的環(huán)境問題，使得核能的開發(fā)利用越來越受到人們的關(guān)注。據(jù)中國核能行業(yè)協(xié)會 估算，2014年中國在建核電機(jī)組28臺，總裝機(jī)容量達(dá)到3062萬千瓦，2020年預(yù)定核電裝機(jī) 目標(biāo)將達(dá)到5800萬千瓦。但隨著核能的利用，其又可能會給環(huán)境帶來放射性元素的污染。 例如日本福島核泄漏后，在其核電站廠區(qū)的附近海水中，就檢測到了放射性的銫和鍶元素 超標(biāo)。由于這些元素的半衰期很長，其污染已成為局域性乃至全球性的環(huán)境問題。因此開 發(fā)高效、低廉的去除水環(huán)境中放射性銫和鍶元素的凈化材料具有極其重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種化合物，該化合物骨架結(jié)構(gòu)由錫Sn和硫S組 成，組分簡單均一、具有較強(qiáng)的耐酸堿性，且對Cs+和Sr 2+離子具有強(qiáng)的親和力和高選擇性。
[0005] 所述化合物，其特征在于，具有如下所示的分子式：
[0006] R1xR22-xSn3S 7 ? y [H20]
[0007] 其中，R1、!?2獨(dú)立地選自有機(jī)銨離子中的至少一種；x = 0?2, y彡0。
[0008] 所述化合物為晶體，具有錫和硫形成電負(fù)性的二維層狀骨架結(jié)構(gòu)，有機(jī)胺陽離子 位于二維層狀骨架的層間。錫和硫形成的電負(fù)性的二維層狀骨架結(jié)構(gòu)，可簡寫為[Sn 3S7] n21"層狀結(jié)構(gòu)，n為大于1的正整數(shù)。
[0009] 優(yōu)選地，所述R\R2獨(dú)立地任選自碳原子數(shù)不大于6的有機(jī)銨離子。
[0010] 優(yōu)選地，所述R1、R2獨(dú)立地任選自二甲基銨離子、三甲基銨離子、乙基銨陽離子中 的至少一種。
[0011] 所述R1和R2可以為相同的有機(jī)銨離子，也可以為不同的有機(jī)銨離子。
[0012] 當(dāng)R1和R2相同時，所述化合物的分子式可寫為R^Sn^ ? y[H20]。
[0013]優(yōu)選地，20彡y彡0;進(jìn)一步優(yōu)選地，10彡y彡0 ;進(jìn)一步優(yōu)選地，5彡y彡0。
[0014] 典型地，所述化合物的分子式為：
[0015] [Me2NH2]4/3[Me 3NH]2/3Sn3S7 ? 1. 25H20,該化合物分子量為 704. 5,屬單斜晶系，空間 群為 C2/c，單胞參數(shù)為 a = 22. 5651 (10)，b = 13. 0672(6)，14.8064(13) A，3 = 101.227(6)。，F(xiàn)= 4282.3(5) A3, Z = 8。在這種層狀結(jié)構(gòu)中Sn4+為五配位，與S2_形成扭 曲的三角雙錐配位結(jié)構(gòu)，構(gòu)成的次級建筑單元為[Sn3S7] ;[Sn3S7]分別與周圍三個[Sn3S7] 通過共邊（（U _S)2)相互鏈接，形成平行于ab平面的含六邊形蜂窩狀24原子環(huán)的二維擴(kuò) 展結(jié)構(gòu)。
[0016] 其中，[Me2NH2]+表示二甲銨離子，結(jié)構(gòu)式為：
[0017]

【權(quán)利要求】
1. 一種化合物，其特征在于，具有如下所示的分子式： R1xR22_xSn3S7 ? y[H20] 其中，R1、!?2獨(dú)立地選自有機(jī)銨離子中的至少一種；x = 0?2, y彡0。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物，其特征在于，所述化合物為晶體，具有錫和硫形成的 電負(fù)性的二維層狀骨架結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物，其特征在于，所述R1、!?2獨(dú)立地任選自二甲基銨離子、 乙基銨離子、三甲基銨離子中的一種或幾種。
4. 制備權(quán)利要求1所述化合物的方法，其特征在于，至少含有以下步驟： a) 將錫源、硫源、有機(jī)胺和水混合，得到具有如下配比的混合物： 硫元素的摩爾數(shù)與錫元素的摩爾數(shù)比為S :Sn = 1?4 ; 有機(jī)胺的質(zhì)量與錫元素的摩爾數(shù)比為有機(jī)胺：Sn = 0. 5g/mol?5g/mol ; 水的質(zhì)量與錫元素的摩爾數(shù)比為H20 :Sn = Og/mol?5g/mol ; b) 將步驟a)所得的混合物于130?200°C晶化，得到的固體產(chǎn)物經(jīng)分離、洗滌、干燥， 即得所述化合物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟a)中所述錫源選自含有四價(jià)錫離子 的化合物中的一種或幾種；步驟a)中所述硫源選自含硫化合物、單質(zhì)硫中的一種或幾種； 步驟a)中所述有機(jī)胺選自碳原子數(shù)不超過6的有機(jī)胺中的一種或幾種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟a)中所述錫源為五水四氯化錫；步 驟a)中所述硫源為單質(zhì)硫。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟a)中所述有機(jī)胺選自二甲胺、乙胺、 三甲胺中的一種或幾種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟b)中所述晶化，晶化溫度為150? 190°C，晶化時間為12小時?240小時。
9. 一種離子交換劑，其特征在于，含有權(quán)利要求1?3任一項(xiàng)所述的化合物和/或根據(jù) 權(quán)利要求5?8任一項(xiàng)所述的方法制備得到的化合物。
10. -種離子交換柱，其特征在于，含有權(quán)利要求9所述的離子交換劑，用于分離或去 除液相中的銫離子和/或鍶離子。
【文檔編號】B01J39/16GK104399538SQ201410493248
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】戚興輝, 杜克釗, 馮美玲, 李建榮, 黃小滎 申請人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所