【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于泡沫陶瓷材料制备，具体涉及一种低密度u3o8泡沫陶瓷的制备方法。
技术介绍
1、氧化铀是一种重要的核材料，在众多铀的氧化物组分中，u3o8性质最为稳定。u3o8除了作为核燃料，还是一种重要的催化剂，可用于催化降解苯、甲醇等挥发性有机物，同时u3o8是n型本征材料，其半导体特性受到极大关注，此外在惯性约束聚变领域，u3o8也是黑腔腔壁的主要候选材料之一。目前，关于氧化铀材料的制备、成型及性能评价主要体现在致密的块体材料、薄膜材料上，而关于氧化铀泡沫陶瓷研究较少。理论研究表明，以低密度u3o8泡沫材料作为黑腔功能内衬可有效抑制腔壁等离子体的填充，降低光斑运动速度，提高能量转换效率。此外作为催化剂，u3o8泡沫材料大的比表面积有利于提高其催化活性。而目前关于u3o8泡沫陶瓷制备的报道非常少，赵然等人以氧化硅胶体晶体为模板，将熔融硝酸铀酰浸铸到模板中，高温处理后经化学刻蚀去模板获得了u3o8介孔材料，但采用该方法制备的u3o8泡沫陶瓷结构强度低，很难获得完整的泡沫陶瓷块体材料，同时有硅元素残留。因此制得具有一定形状、尺寸及密度要求的u3o8泡沫陶瓷仍十分具有挑战性，这在很大程度上限制了氧化铀材料的应用范围。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种低密度u3o8泡沫陶瓷的制备方法，该方法采用聚合物泡沫或碳泡沫为模板，经浸渍、干燥使氧化铀前驱物沉积到模板骨架上，通过烧结处理得到具有一定形状、尺寸及密度要求的u3o8泡沫陶瓷。本专利技术的方法得到了结构完整且物相纯度高的低密度
2、本专利技术的一种低密度u3o8泡沫陶瓷的制备方法，所述的方法是按照以下步骤进行：
3、一、将氧化铀前驱物、结构导向剂及有机添加剂，溶于去离子水和乙醇的混合溶剂中，搅拌均匀后静置老化，制得氧化铀前驱物溶液；
4、二、将泡沫模板置于步骤一配制的氧化铀前驱物溶液中，并在低真空环境下静置处理去除泡沫模板材料内部残余气体，随后在空气中干燥；其中，低真空环境下的真空度为10～50kpa，真空处理时间为1～5min；
5、三、循环步骤二1～10次，获得氧化铀泡沫坯体；
6、四、将步骤三得到的氧化铀泡沫坯体置于管式炉中，在真空度1～1000pa、处理温度为500～800℃、升温速率0.2～2℃/min的条件下保温处理1～5h后，冷却至室温，得到氧化铀/碳复合泡沫陶瓷；
7、五、将步骤四得到的氧化铀/碳复合泡沫陶瓷置于马弗炉中，在空气气氛中烧结后，冷却至室温，得到所述的低密度u3o8泡沫陶瓷。
8、进一步地，所述的氧化铀前驱物为硝酸铀酰、氯化铀酰或醋酸铀酰。
9、进一步地，所述的结构导向剂为f127或p123。
10、进一步地，所述的有机添加剂为乙酰丙酮或聚乙烯亚胺。
11、进一步地，所述的氧化铀前驱物、结构导向剂、有机添加剂和混合溶剂的摩尔质量体积比为0.01～0.05mol:0.5～8g:1～6g:11～70ml。
12、进一步地，所述的去离子水和乙醇的体积比为1～10:10～60。
13、进一步地，步骤二中的干燥时间为12～72h。
14、进一步地，步骤二中所述的泡沫模板为聚氨酯泡沫、密胺泡沫、聚苯乙烯泡沫、聚-4-甲基-1-戊烯泡沫或碳泡沫。
15、进一步地，步骤四中在真空度10～500pa、处理温度为600～700℃、升温速率0.2～1℃/min的条件下保温处理1～5h。
16、进一步地，步骤五中的烧结温度600～1000℃，升温速率1～5℃/min，保温时间1～20h。
17、本专利技术包含以下有益效果：
18、一、本专利技术提供了一种低密度u3o8泡沫陶瓷的制备方法，制备的u3o8泡沫陶瓷组织均匀，结构强度高，可获得完整的泡沫陶瓷块体材料，且泡沫陶瓷可很好复制模板形状，实现了u3o8泡沫陶瓷的近净成形。
19、二、本专利技术采用模板法制备u3o8泡沫陶瓷，材料密度及泡沫孔径可根据设计需求在较大范围内调控，材料最大孔隙率达～95％，实现了低密度u3o8泡沫陶瓷的制备。
20、三、与现有技术相比，本专利技术可有效控制u3o8泡沫陶瓷中杂质元素含量，制备的泡沫陶瓷物相纯度高。
21、四、本专利技术中将氧化铀泡沫坯体预先在低压环境下高温处理，可有效改善泡沫陶瓷结构可靠性。这是由于氧化铀前驱物在高温热降解过程中会生成大量气体小分子产物，不利于泡沫结构的稳定，低压环境同时配合较低的升温速率可有效抑制气体产物的释放对陶瓷坯体结构的损害。
22、五、本专利技术提供的一种低密度u3o8泡沫陶瓷的制备方法，实验工艺简单，操作控制方便，无需昂贵实验设备。采用本专利技术方法制得的低密度u3o8泡沫陶瓷在催化、激光聚变工程技术等领域具有较大的应用价值。
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1.一种低密度U3O8泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于所述的方法是按照以下步骤进行：
2.根据权利要求1所述的一种低密度U3O8泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于所述的氧化铀前驱物为硝酸铀酰、氯化铀酰或醋酸铀酰。
3.根据权利要求1所述的一种低密度U3O8泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于所述的结构导向剂为F127或P123。
4.根据权利要求1所述的一种低密度U3O8泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于所述的有机添加剂为乙酰丙酮或聚乙烯亚胺。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种低密度U3O8泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于所述的氧化铀前驱物、结构导向剂、有机添加剂和混合溶剂的摩尔质量体积比为0.01～0.05mol:0.5～8g:1～6g:11～70mL。
6.根据权利要求1所述的一种低密度U3O8泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于所述的去离子水和乙醇的体积比为1～10:10～60。
7.根据权利要求1所述的一种低密度U3O8泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于步骤二中的干燥时间为12～72h。
8.根据权利要求1所
9.根据权利要求1所述的一种低密度U3O8泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于步骤四中在真空度10～500Pa、处理温度为600～700℃、升温速率0.2～1℃/min的条件下保温处理1～5h。
10.根据权利要求1所述的一种低密度U3O8泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于步骤五中的烧结温度600～1000℃，升温速率1～5℃/min，保温时间1～20h。
...【技术特征摘要】
1.一种低密度u3o8泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于所述的方法是按照以下步骤进行：
2.根据权利要求1所述的一种低密度u3o8泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于所述的氧化铀前驱物为硝酸铀酰、氯化铀酰或醋酸铀酰。
3.根据权利要求1所述的一种低密度u3o8泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于所述的结构导向剂为f127或p123。
4.根据权利要求1所述的一种低密度u3o8泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于所述的有机添加剂为乙酰丙酮或聚乙烯亚胺。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种低密度u3o8泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于所述的氧化铀前驱物、结构导向剂、有机添加剂和混合溶剂的摩尔质量体积比为0.01～0.05mol:0.5～8g:1～6g:11～70ml。
6.根据权利要求1所述的一种低密度u3o8...
【专利技术属性】
技术研发人员：李宁，何智兵，易泰民，邢丕峰，柯博，杨蒙生，郑凤成，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：
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