本發(fā)明涉及穩(wěn)定同位素催化轉(zhuǎn)化，尤其涉及一種用于提高穩(wěn)定同位素豐度的擾頻材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、在現(xiàn)有技術(shù)中，穩(wěn)定性同位素的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。眾所周知，碳含有兩種穩(wěn)定同位素12c和13c，氧含有三種穩(wěn)定同位素16o、17o和18o，因此會(huì)形成含有不同穩(wěn)定同位素的六種分子。通過(guò)低溫精餾co的方法制備高豐度13c產(chǎn)品的工藝就是利用六種分子的分子量不同導(dǎo)致的沸點(diǎn)不同，在精餾塔底部富集重組分，在塔頂富集輕組分，從而得到富集了13c的co產(chǎn)品。然而，在分離過(guò)程的富集后期，雙原子同位素氣體往往會(huì)受到其他同位素的干擾，限制了塔底出料的13c的豐度。
2、為了解決這一問(wèn)題，在低溫精餾的中間環(huán)節(jié)引入了催化轉(zhuǎn)化法。這一方法的關(guān)鍵在于在精餾塔后添加同位素?cái)_頻材料。擾頻材料能夠促進(jìn)同位素氣體同種分子之間的反應(yīng)，將同位素原子重新組合，形成易于分離的同位素化合物，從而進(jìn)一步提純同位素，再通入下一級(jí)精餾塔，可以提升13c產(chǎn)品的豐度。因此，催化轉(zhuǎn)化法和擾頻材料在低溫精餾過(guò)程中起到了至關(guān)重要的作用，它們?yōu)楂@得高豐度的同位素提供了有效的技術(shù)手段。
3、然而，某些擾頻材料，如鎢絲，其反應(yīng)溫度高達(dá)1200℃，這意味著需要大量的能量來(lái)加熱擾頻材料，大大增加了能源消耗。此外，上述擾頻材料在高溫下的使用壽命相對(duì)較短，這不僅影響了生產(chǎn)效率，也增加了更換材料的頻率，進(jìn)一步加大了生產(chǎn)成本和操作的復(fù)雜性。考慮到上述不利因素，擾頻材料的研發(fā)和應(yīng)用在工業(yè)化生產(chǎn)中面臨著極大的困難。因此，為了推動(dòng)同位素的工業(yè)化生產(chǎn)，制備一種更為經(jīng)濟(jì)、高效且耐用的擾頻材料是目前亟待解決的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于提高穩(wěn)定同位素豐度的擾頻材料及其制備方法，解決現(xiàn)有擾頻材料使用壽命短、活性低且能耗大的技術(shù)問(wèn)題。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
3、本發(fā)明提供了一種用于提高穩(wěn)定同位素豐度的擾頻材料的制備方法，包括以下步驟：
4、(1)將硼酸、三聚氰胺、氫氧化鈉、褐藻素、聚丙烯酰胺、n,n-亞甲基雙丙烯酰胺、過(guò)硫酸銨與水混合，脫水，得到前驅(qū)體粉體；
5、(2)在保護(hù)氣氛下，將前驅(qū)體粉體進(jìn)行合成反應(yīng)，得到粗產(chǎn)物；然后在有氧條件下，將粗產(chǎn)物進(jìn)行保溫處理，得到多孔氮化硼粉體；
6、(3)將多孔氮化硼粉體、分散劑與水混合，得到氮化硼分散液；將氮化硼分散液與硝酸銀溶液混合，加入硼氫化鈉溶液進(jìn)行還原反應(yīng)，得到用于提高穩(wěn)定同位素豐度的擾頻材料。
7、優(yōu)選的，在所述一種用于提高穩(wěn)定同位素豐度的擾頻材料的制備方法中，步驟(1)所述硼酸、所述三聚氰胺、所述氫氧化鈉、所述褐藻素、所述聚丙烯酰胺、所述n,n-亞甲基雙丙烯酰胺與所述過(guò)硫酸銨的質(zhì)量比為1：2～8：0.04～0.1：0.1～0.4：0.02～0.06：0.001～0.006：0.005～0.01。
8、優(yōu)選的，在所述一種用于提高穩(wěn)定同位素豐度的擾頻材料的制備方法中，步驟(1)所述脫水的溫度為40～60℃，時(shí)間為1～2d。
9、優(yōu)選的，在所述一種用于提高穩(wěn)定同位素豐度的擾頻材料的制備方法中，步驟(2)所述合成反應(yīng)的溫度為700～800℃，時(shí)間為8～15h，壓力為0.2～0.5mpa。
10、優(yōu)選的，在所述一種用于提高穩(wěn)定同位素豐度的擾頻材料的制備方法中，步驟(2)所述保溫處理的溫度為400～500℃，時(shí)間為10～15h。
11、優(yōu)選的，在所述一種用于提高穩(wěn)定同位素豐度的擾頻材料的制備方法中，步驟(3)所述分散劑為十二烷基苯磺酸鈉。
12、優(yōu)選的，在所述一種用于提高穩(wěn)定同位素豐度的擾頻材料的制備方法中，步驟(3)所述多孔氮化硼粉體、所述分散劑與所述水的質(zhì)量體積比為0.5～1g：0.25～0.4g：30ml。
13、優(yōu)選的，在所述一種用于提高穩(wěn)定同位素豐度的擾頻材料的制備方法中，步驟(3)所述多孔氮化硼粉體、所述硝酸銀溶液中的硝酸銀與所述硼氫化鈉溶液中的硼氫化鈉的質(zhì)量比為1～2：1：0.3～0.5。
14、優(yōu)選的，在所述一種用于提高穩(wěn)定同位素豐度的擾頻材料的制備方法中，步驟(3)所述還原反應(yīng)的溫度為15～25℃，時(shí)間為0.5～2h。
15、本發(fā)明還提供了一種所述用于提高穩(wěn)定同位素豐度的擾頻材料的制備方法制備得到的用于提高穩(wěn)定同位素豐度的擾頻材料。
16、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
17、本發(fā)明先將制備氮化硼的原料與碳源混合，碳化后再除碳，得到了連續(xù)多孔的氮化硼粉體。隨后，將多孔碳化硼粉體與硝酸銀混合，在硼氫化鈉的還原作用下，將硝酸銀還原為納米銀并負(fù)載在多孔碳化硼粉體上，得到了本發(fā)明所述的擾頻材料。
18、本發(fā)明所述擾頻材料在同位素轉(zhuǎn)化領(lǐng)域展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢(shì)，其能夠在相對(duì)較低的溫度(500℃及以下)下實(shí)現(xiàn)同位素的催化轉(zhuǎn)化，這相較于傳統(tǒng)方法需要的高溫高壓條件，無(wú)疑大大降低了能源消耗，使得同位素轉(zhuǎn)化過(guò)程更加經(jīng)濟(jì)高效。
19、同時(shí)，本發(fā)明的擾頻材料不僅催化效果好，而且具有良好的循環(huán)使用性能。這意味著該材料可以多次重復(fù)利用，不僅減少了材料的浪費(fèi)，還降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。在實(shí)際應(yīng)用中，擾頻材料的重復(fù)使用性能是其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的重要體現(xiàn)，本發(fā)明在該方面取得了顯著的突破。
20、此外，本發(fā)明的擾頻材料可用于穩(wěn)定性同位素13c、18o的同步轉(zhuǎn)化。這種同步轉(zhuǎn)化的能力使得該材料能夠用于同位素研究、生物醫(yī)藥、環(huán)境科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域，例如，在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，同位素標(biāo)記的藥物可以用于研究藥物在體內(nèi)的代謝過(guò)程；在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域，同位素示蹤技術(shù)可以用于研究污染物的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程，具有廣泛的應(yīng)用前景。
1.一種用于提高穩(wěn)定同位素豐度的擾頻材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于提高穩(wěn)定同位素豐度的擾頻材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述硼酸、所述三聚氰胺、所述氫氧化鈉、所述褐藻素、所述聚丙烯酰胺、所述n,n-亞甲基雙丙烯酰胺與所述過(guò)硫酸銨的質(zhì)量比為1：2～8：0.04～0.1：0.1～0.4：0.02～0.06：0.001～0.006：0.005～0.01。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種用于提高穩(wěn)定同位素豐度的擾頻材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述脫水的溫度為40～60℃，時(shí)間為1～2d。
4.如權(quán)利要求1所述的一種用于提高穩(wěn)定同位素豐度的擾頻材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述合成反應(yīng)的溫度為700～800℃，時(shí)間為8～15h，壓力為0.2～0.5mpa。
5.如權(quán)利要求1或4所述的一種用于提高穩(wěn)定同位素豐度的擾頻材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述保溫處理的溫度為400～500℃，時(shí)間為10～15h。
6.如權(quán)利要求1所述的一種用于提高穩(wěn)定同位素豐度的擾頻材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述分散劑為十二烷基苯磺酸鈉。
7.如權(quán)利要求6所述的一種用于提高穩(wěn)定同位素豐度的擾頻材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述多孔氮化硼粉體、所述分散劑與所述水的質(zhì)量體積比為0.5～1g：0.25～0.4g：30ml。
8.如權(quán)利要求7所述的一種用于提高穩(wěn)定同位素豐度的擾頻材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述多孔氮化硼粉體、所述硝酸銀溶液中的硝酸銀與所述硼氫化鈉溶液中的硼氫化鈉的質(zhì)量比為1～2：1：0.3～0.5。
9.如權(quán)利要求6～8任一項(xiàng)所述的一種用于提高穩(wěn)定同位素豐度的擾頻材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述還原反應(yīng)的溫度為15～25℃，時(shí)間為0.5～2h。
10.權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)所述的一種用于提高穩(wěn)定同位素豐度的擾頻材料的制備方法制備得到的用于提高穩(wěn)定同位素豐度的擾頻材料。