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【作者】

付静茹; 张帅; 贲腾;

【单位】

浙江师范大学

【摘要】

高纯氘(D)是工业和科学研究中不可替代的原料，可用于同位素示踪、中子散射、和未来核聚变反应堆的燃料。为了确保高纯氘的供应，需要一种经济高效、大规模的分离技术。然而，由于氕（H）和D具有几乎完全相同的物理化学性质，导致难以通过传统的分子筛分策略有效地把D从氢同位素混合气体中分离。目前，工业中用于纯化D的分离技术，如低温蒸馏、Girdler硫化工艺，是及其耗能的，而且分离效率低。因此，如何开发低能耗、低成本、高效率的分离技术，实现氢同位素的高效分离以满足工业和科学需求是至关重要的。纳米多孔材料作为一种很有前途的D2/H2分离体系，由于其可以通过动力学量子筛分(KQS)或化学亲和量子筛分(CAQS)直接捕获较重的同位素气体分子，引起了广泛的研究兴趣[1,2]。在超低温下，D2相比较H2具有更短的德布罗意波长，在限域孔道内具有更低的扩散壁垒，因此，D2具有更快的扩散速度，从而可以实现有效分离。目前，等摩尔的D2/H2分离系数可达26，远高于低温蒸馏（1.5）。然而，基于KQS机理的分离方法，往往需要在超低温条件（例如30 K）才可以获得较好的分离效果。虽然，通过向纳米孔材料中引入开放性金属位点，基于CAQS分离机理大幅提高了分离温度，但是仍然不超过100 K。因此，较低的分离温度导致能耗仍然较高，极大限制了基于KQS或CAQS的分离技术走向实际的工业化应用。展望氢同位素分离技术的发展，未来在常温常压下实现一步高效分离纯化D2是一个挑战更是机遇。

【关键词】

氢同位素分离;KQS;CAQS

【论文编号】

60-A-009

【论文集名称】

中国化学会第33届学术年会摘要集-第六十分会：仿生材料化学

【会议名称】

中国化学会第33届学术年会

【会议时间】

2023年06月17日-20日

【会议地点】

山东青岛

【下载次数】

6

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