铀氧化物微米球及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铀氧化物微米球及其制备方法，所述铀氧化物微米球的内部具有多孔结构，且所述多孔结构由纳米颗粒组成。本发明专利技术还提供一种上述的铀氧化物微米球的制备方法，包括：（1）将混合水溶液进行水热反应，得到海胆状含铀微米球前体，其中，所述混合水溶液包括硝酸铀酰水溶液、丙三醇和尿素；（2）洗涤并烘干所述含铀微米球前体；（3）将干燥后的所述含铀微米球前体置于管式炉中热解，得到铀氧化物微米球。本发明专利技术的铀氧化物微米球的制备工艺简单，易于控制，制得的铀氧化物微米球尺寸较小，且具有多孔结构，在催化和核能相关领域有潜在应用价值。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，所述铀氧化物微米球的内部具有多孔结构，且所述多孔结构由纳米颗粒组成。本专利技术还提供一种上述的铀氧化物微米球的制备方法，包括：（1）将混合水溶液进行水热反应，得到海胆状含铀微米球前体，其中，所述混合水溶液包括硝酸铀酰水溶液、丙三醇和尿素；（2）洗涤并烘干所述含铀微米球前体；（3）将干燥后的所述含铀微米球前体置于管式炉中热解，得到铀氧化物微米球。本专利技术的铀氧化物微米球的制备工艺简单，易于控制，制得的铀氧化物微米球尺寸较小，且具有多孔结构，在催化和核能相关领域有潜在应用价值。【专利说明】
本专利技术涉及铀氧化物材料的制备领域，具体涉及一种。
技术介绍
由于铀氧化物独特的物理化学性质，其在核工业核燃料循环、均相/非均相工业催化、射线屏蔽材料制备以及热电性质材料研究等领域都有着重要的应用。近年来，铀氧化物材料的制备和性质研究逐渐进入纳米时代，研究发现铀氧化物纳米材料与其体材料相比具有显著的性质差异。例如，得益于尺寸减小效应，具有微观纳米结构的铀氧化物材料对于易挥发有机污染物的氧化分解具有更高的催化效率；同时，铀氧化物组分的不同，其可催化转化的有机物类别也有所不同。因此，具有特定尺寸和化学组分的铀氧化物纳米材料的合成与制备是提高铀氧化物的催化性能的有效途径。在核燃料领域，高温气冷堆将碳化硅包覆的二氧化铀陶瓷微球弥散在球形石墨中作为燃料元件。这种致密的铀氧化物陶瓷微球主要通过溶胶凝胶法和机械振动两相分散工艺制得，制备所得微球的直径约500微米。现有制备致密的铀氧化物陶瓷微球的工艺较为繁琐，且尺寸较大，内部无多孔结构。【专利
技术实现思路
】 在下文中给出关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。本专利技术实施例的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种具有多孔结构的铀氧化物微米球，该铀氧化物微米球在催化和核能的相关领域具有潜在的应用价值。本专利技术还提供一种铀氧化物微米球的制备方法为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是:一种铀氧化物微米球，所述铀氧化物微米球的内部具有多孔结构，且所述多孔结构由纳米颗粒组成。本专利技术还提供一种上述的铀氧化物微米球的制备方法，包括:(I)将混合水溶液进行水热反应，得到海胆状含铀微米球前体，其中，所述混合水溶液包括硝酸铀酰水溶液、丙三醇和尿素；(2)洗涤并烘干所述含铀微米球前体；(3)将干燥后的所述含铀微米球前体置于管式炉中热解，得到铀氧化物微米球。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是:本专利技术具有多孔结构的铀氧化物纳米晶材料具有较高的存储裂变气体的能力、较强的抗辐照性能，并有助于实现较高燃耗，本专利技术具有多孔结构的铀氧化物纳米晶可作为先进核能系统中新型核燃料的候选材料。本专利技术的铀氧化物微米球的制备方法工艺简单，易于控制，制得的铀氧化物微米球尺寸较小，且具有多孔结构，在催化和核能等相关领域有潜在应用价值。【专利附图】【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的铀氧化物微米球的制备方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的UOzi3多孔微米球、U3O8多孔微米球、UO3多孔微米球以及海胆状含铀微米球前体的XRD谱图；图3为本专利技术实施例提供的U02.13多孔微米球不同放大倍数的扫锚电镜照片；图4为本专利技术实施例提供的U3O8多孔微米球不同放大倍数的扫描电镜照片；图5为本专利技术实施例提供的UO3多孔微米球不同放大倍数的扫描电镜照片；图6为本专利技术实施例提供的海胆状含铀微米球前体不同放大倍数的扫描电镜照片;图7为本专利技术另一实施例提供的U3O8多孔微米球的扫描电镜照片；图8为本专利技术另一实施例提供的UO2.13多孔微米球不同放大倍数的扫锚电镜照片。图9为本专利技术另一实施例提供的海胆状含铀微米球前体不同放大倍数的扫描电镜照片。【具体实施方式】为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。在本专利技术的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本专利技术无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种铀氧化物微米球，所述铀氧化物微米球的内部具有多孔结构，且所述多孔结构由纳米颗粒组成。本专利技术多孔结构的铀氧化物微米球在催化和核能的相关领域具有潜在的应用价值。可选地，所述铀氧化物微米球的直径为0.7-4 μ m。本专利技术的铀氧化物微米球相比于现有技术，其尺寸较小，且具有多孔结构，因此具有较高的存储裂变气体的能力、较强的抗辐照性能，并有助于实现较高燃耗。可选地，所述铀氧化物微米球为UOzi3多孔微米球，所述UOzi3多孔微米球的粗糙外表面由纳米晶组成，相邻所述纳米晶之间具有晶界。如果该多孔铀氧化物微米球的化学组分为UO2.13，该纳米晶的尺寸可在30-250nm范围内调节，同时，该多孔铀氧化物微米球的内部纳米颗粒尺寸可在20-200nm范围内调节,其中，该UOzi3多孔铀氧化物微米球的XRD图谱可以参见图2a，图3为根据本专利技术实施例的UOzi3多孔微米球的扫描电镜(ScanningEelectron microscopy, SEM)照片，如图3所示,该多孔铀氧化物微米球尺寸为1.3-1.5 μ m，其外表面纳米晶的尺寸为60-100nm，内部纳米颗粒的尺寸为50_80nm。可选地，所述铀氧化物微米球为U3O8多孔微米球，所述U3O8多孔微米球的外表面为光滑外壳。当多孔铀氧化物微米球的化学组分为U3O8，该多孔铀氧化物微米球具有光滑外壳，即表面无凸起，该多孔铀氧化物微米球的内部纳米颗粒尺寸可在50-300nm范围内调节，其中，该U3O8多孔铀氧化物微米球的XRD图谱参见图2b。图4为根据本专利技术实施例的U3O8多孔微米球的SEM照片，如图4所示，该U3O8多孔微米球粒径均匀，尺寸为1.5-1.7 μ m,外表面为厚度200nm的光滑外壳，内部为由纳米颗粒组成的疏松多孔结构，其中，该纳米颗粒的尺寸范围为50-70nm。可选地，所述铀氧化物微米球为UO3多孔微米球，所述UO3多孔微米球的外表面由纳米棒组成。该多孔铀氧化物微米球的外表面由纳米棒组成，其中，该UO3多孔铀氧化物微米球的XRD图谱参见图2c。图5为根据本专利技术实施例的UO3多孔微米球的SEM照片，如图5所示，该多孔铀氧化物微米球尺寸为1.7-1.9 μ m，其外表面纳米棒的直径约为20-40nm，长度约为200-400nm，内部纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铀氧化物微米球，其特征在于，所述铀氧化物微米球的内部具有多孔结构，且所述多孔结构由纳米颗粒组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王琳，石伟群，赵然，袁立永，柴之芳，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11