三維有序膠晶模板的合成及在3DOM-SiO2碘吸附劑中的應(yīng)用

張昭辰，常 森，李 昕，張崇文，任宏正，裴鑒祿

（中國(guó)輻射防護(hù)研究院中核集團(tuán)放射性氣體凈化技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030006）

為了實(shí)現(xiàn)“2030年碳達(dá)峰，2060年碳中和”的目標(biāo)，解決全球能源供應(yīng)緊張的問(wèn)題，需要積極、穩(wěn)妥地推動(dòng)綠色、安全、高效的核電的快速發(fā)展[1-2]。核電廠在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生放射性核素，其中放射性氣態(tài)碘（主要有131I 和129I）的釋放會(huì)對(duì)人和環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重危害[3]。

目前，常采用固體吸附的方法捕集放射性氣態(tài)碘。研究較多的固體吸附劑有活性炭、沸石、鈦硅酸鹽、多孔金屬氧化物、氣凝膠、大孔網(wǎng)狀樹(shù)脂、金屬有機(jī)框架、多孔有機(jī)聚合物等[4-8]，但其單一、寬泛的孔道結(jié)構(gòu)難以滿足對(duì)放射性氣態(tài)碘的高效長(zhǎng)期捕集。

研究表明，3DOM 材料具有反蛋白石結(jié)構(gòu)[9-12]，孔道排列高度有序，三維空間相互貫通，孔徑分布均勻，尺寸均一。對(duì)模板微球進(jìn)行反向復(fù)制，可得到大孔或中孔，微球尺寸在納米至微米范圍內(nèi)可調(diào)。相鄰大孔孔洞之間有小窗口連接，構(gòu)成了三維貫通結(jié)構(gòu)，極大改善了材料在反應(yīng)過(guò)程中的傳質(zhì)與傳熱效果，大幅減弱了氣體分子的擴(kuò)散阻力[13-15]。但是，針對(duì)離心組裝PS 膠晶模板的過(guò)程中，離心轉(zhuǎn)速和離心時(shí)間對(duì)單分散聚苯乙烯（PS）微球轉(zhuǎn)化為膠晶模板的影響，以及三維有序膠晶模板在合成3DOM-SiO2碘吸附劑中的應(yīng)用等，鮮有報(bào)道。

本文系統(tǒng)研究了采用溶膠凝膠模板法制備3DOM-SiO2氣凝膠碘吸附劑的過(guò)程中，離心組裝PS膠晶模板的合成規(guī)律，重點(diǎn)關(guān)注了離心轉(zhuǎn)速和離心時(shí)間對(duì)單分散PS微球轉(zhuǎn)化為膠晶模板的影響規(guī)律，以及三維有序PS 膠晶模板在合成3DOM-SiO2碘吸附劑中的應(yīng)用?！?br>