鈾氧化物微米球及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鈾氧化物微米球及其制備方法，所述鈾氧化物微米球的內(nèi)部具有多孔結(jié)構(gòu)，且所述多孔結(jié)構(gòu)由納米顆粒組成。本發(fā)明還提供一種上述的鈾氧化物微米球的制備方法，包括：（1）將混合水溶液進行水熱反應(yīng)，得到海膽狀含鈾微米球前體，其中，所述混合水溶液包括硝酸鈾酰水溶液、丙三醇和尿素；（2）洗滌并烘干所述含鈾微米球前體；（3）將干燥后的所述含鈾微米球前體置于管式爐中熱解，得到鈾氧化物微米球。本發(fā)明的鈾氧化物微米球的制備工藝簡單，易于控制，制得的鈾氧化物微米球尺寸較小，且具有多孔結(jié)構(gòu)，在催化和核能相關(guān)領(lǐng)域有潛在應(yīng)用價值。
【專利說明】鈾氧化物微米球及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鈾氧化物材料的制備領(lǐng)域，具體涉及一種鈾氧化物微米球及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于鈾氧化物獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，其在核工業(yè)核燃料循環(huán)、均相/非均相工業(yè)催化、射線屏蔽材料制備以及熱電性質(zhì)材料研究等領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用。近年來，鈾氧化物材料的制備和性質(zhì)研究逐漸進入納米時代，研究發(fā)現(xiàn)鈾氧化物納米材料與其體材料相比具有顯著的性質(zhì)差異。例如，得益于尺寸減小效應(yīng)，具有微觀納米結(jié)構(gòu)的鈾氧化物材料對于易揮發(fā)有機污染物的氧化分解具有更高的催化效率；同時，鈾氧化物組分的不同，其可催化轉(zhuǎn)化的有機物類別也有所不同。因此，具有特定尺寸和化學(xué)組分的鈾氧化物納米材料的合成與制備是提高鈾氧化物的催化性能的有效途徑。
[0003]在核燃料領(lǐng)域，高溫氣冷堆將碳化硅包覆的二氧化鈾陶瓷微球彌散在球形石墨中作為燃料元件。這種致密的鈾氧化物陶瓷微球主要通過溶膠凝膠法和機械振動兩相分散工藝制得，制備所得微球的直徑約500微米。
[0004]現(xiàn)有制備致密的鈾氧化物陶瓷微球的工藝較為繁瑣，且尺寸較大，內(nèi)部無多孔結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在下文中給出關(guān)于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。
[0006]本發(fā)明實施例的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種具有多孔結(jié)構(gòu)的鈾氧化物微米球，該鈾氧化物微米球在催化和核能的相關(guān)領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。
[0007]本發(fā)明還提供一種鈾氧化物微米球的制備方法
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0009]一種鈾氧化物微米球，所述鈾氧化物微米球的內(nèi)部具有多孔結(jié)構(gòu)，且所述多孔結(jié)構(gòu)由納米顆粒組成。
[0010]本發(fā)明還提供一種上述的鈾氧化物微米球的制備方法，包括:
[0011](I)將混合水溶液進行水熱反應(yīng)，得到海膽狀含鈾微米球前體，其中，所述混合水溶液包括硝酸鈾酰水溶液、丙三醇和尿素；
[0012](2)洗滌并烘干所述含鈾微米球前體；
[0013](3)將干燥后的所述含鈾微米球前體置于管式爐中熱解，得到鈾氧化物微米球。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0015]本發(fā)明具有多孔結(jié)構(gòu)的鈾氧化物納米晶材料具有較高的存儲裂變氣體的能力、較強的抗輻照性能，并有助于實現(xiàn)較高燃耗，本發(fā)明具有多孔結(jié)構(gòu)的鈾氧化物納米晶可作為先進核能系統(tǒng)中新型核燃料的候選材料。
[0016]本發(fā)明的鈾氧化物微米球的制備方法工藝簡單，易于控制，制得的鈾氧化物微米球尺寸較小，且具有多孔結(jié)構(gòu)，在催化和核能等相關(guān)領(lǐng)域有潛在應(yīng)用價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為本發(fā)明實施例提供的鈾氧化物微米球的制備方法流程圖；
[0019]圖2為本發(fā)明實施例提供的UOzi3多孔微米球、U3O8多孔微米球、UO3多孔微米球以及海膽狀含鈾微米球前體的XRD譜圖；[0020]圖3為本發(fā)明實施例提供的U02.13多孔微米球不同放大倍數(shù)的掃錨電鏡照片；
[0021]圖4為本發(fā)明實施例提供的U3O8多孔微米球不同放大倍數(shù)的掃描電鏡照片；
[0022]圖5為本發(fā)明實施例提供的UO3多孔微米球不同放大倍數(shù)的掃描電鏡照片；
[0023]圖6為本發(fā)明實施例提供的海膽狀含鈾微米球前體不同放大倍數(shù)的掃描電鏡照片;
[0024]圖7為本發(fā)明另一實施例提供的U3O8多孔微米球的掃描電鏡照片；
[0025]圖8為本發(fā)明另一實施例提供的UO2.13多孔微米球不同放大倍數(shù)的掃錨電鏡照片。
[0026]圖9為本發(fā)明另一實施例提供的海膽狀含鈾微米球前體不同放大倍數(shù)的掃描電鏡照片。
【具體實施方式】
[0027]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。在本發(fā)明的一個附圖或一種實施方式中描述的元素和特征可以與一個或更多個其它附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發(fā)明無關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0028]本發(fā)明提供一種鈾氧化物微米球，所述鈾氧化物微米球的內(nèi)部具有多孔結(jié)構(gòu)，且所述多孔結(jié)構(gòu)由納米顆粒組成。
[0029]本發(fā)明多孔結(jié)構(gòu)的鈾氧化物微米球在催化和核能的相關(guān)領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。
[0030]可選地，所述鈾氧化物微米球的直徑為0.7-4 μ m。
[0031]本發(fā)明的鈾氧化物微米球相比于現(xiàn)有技術(shù)，其尺寸較小，且具有多孔結(jié)構(gòu)，因此具有較高的存儲裂變氣體的能力、較強的抗輻照性能，并有助于實現(xiàn)較高燃耗。
[0032]可選地，所述鈾氧化物微米球為UOzi3多孔微米球，所述UOzi3多孔微米球的粗糙外表面由納米晶組成，相鄰所述納米晶之間具有晶界。如果該多孔鈾氧化物微米球的化學(xué)組分為UO2.13，該納米晶的尺寸可在30-250nm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，同時，該多孔鈾氧化物微米球的內(nèi)部納米顆粒尺寸可在20-200nm范圍內(nèi)調(diào)節(jié),其中，該UOzi3多孔鈾氧化物微米球的XRD圖譜可以參見圖2a，圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例的UOzi3多孔微米球的掃描電鏡(ScanningEelectron microscopy, SEM)照片，如圖3所示,該多孔鈾氧化物微米球尺寸為1.3-1.5 μ m，其外表面納米晶的尺寸為60-100nm，內(nèi)部納米顆粒的尺寸為50_80nm。
[0033]可選地，所述鈾氧化物微米球為U3O8多孔微米球，所述U3O8多孔微米球的外表面為光滑外殼。當(dāng)多孔鈾氧化物微米球的化學(xué)組分為U3O8，該多孔鈾氧化物微米球具有光滑外殼，即表面無凸起，該多孔鈾氧化物微米球的內(nèi)部納米顆粒尺寸可在50-300nm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，其中，該U3O8多孔鈾氧化物微米球的XRD圖譜參見圖2b。圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例的U3O8多孔微米球的SEM照片，如圖4所示，該U3O8多孔微米球粒徑均勻，尺寸為1.5-1.7 μ m,外表面為厚度200nm的光滑外殼，內(nèi)部為由納米顆粒組成的疏松多孔結(jié)構(gòu)，其中，該納米顆粒的尺寸范圍為50-70nm。
[0034]可選地，所述鈾氧化物微米球為UO3多孔微米球，所述UO3多孔微米球的外表面由納米棒組成。該多孔鈾氧化物微米球的外表面由納米棒組成，其中，該UO3多孔鈾氧化物微米球的XRD圖譜參見圖2c。圖5為根據(jù)本發(fā)明實施例的UO3多孔微米球的SEM照片，如圖5所示，該多孔鈾氧化物微米球尺寸為1.7-1.9 μ m，其外表面納米棒的直徑約為20-40nm，長度約為200-400nm，內(nèi)部納米顆粒的尺寸為20_50nm。
[0035]本發(fā)明的多孔鈾氧化物微米球的尺寸大小可在0.7-4 μ m范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，該多孔鈾氧化物微米球的化學(xué)組分可以包括下列組分中的一種:U03、U3O8或UO2.13，但該多孔鈾氧化物微米球還可以是其它化學(xué)組分，例如，UO2，等等，本發(fā)明實施例不限于此。 [0036]參見圖1，本發(fā)明提供一種鈾氧化物微米球的制備方法，包括:
[0037]SlOl，水熱反應(yīng):
[0038]將混合水溶液進行水熱反應(yīng)，得到海膽狀含鈾微米球前體，其中，所述混合水溶液包括硝酸鈾酰水溶液、丙三醇和尿素；可以通過在硝酸鈾酰水溶液中加入丙三醇和尿素獲得混合水溶液，且該水熱反應(yīng)可以在反應(yīng)釜中進行。
[0039]S102，洗滌與烘干:
[0040]洗滌并烘干所述含鈾微米球前體；可以將該含鈾微米球前體用去離子水和乙醇分別洗滌沉淀數(shù)次，隨后轉(zhuǎn)入烘箱60°C干燥12h?？蛇x地，還可以采用其它溶劑洗滌該含鈾微米球前體，且可以采用其它溫度和時間對該含鈾微米球前體進行干燥處理。
[0041]S103，高溫?zé)峤?
[0042]將干燥后的所述含鈾微米球前體置于管式爐中熱解；
[0043]S104，得到鈾氧化物微米球。
[0044]本發(fā)明提供的多孔鈾氧化物微米球及其制備方法，通過采用水熱法合成海膽狀含鈾微米球前體，方法簡單易操作，經(jīng)過可控?zé)峤饧纯傻玫叫〕叽绲木哂卸嗫捉Y(jié)構(gòu)的鈾氧化物微米球，該多孔鈾氧化物微米球為具有新型微結(jié)構(gòu)的鈾氧化物材料，本發(fā)明提供的多孔鈾氧化物微米球及其制備方法在新型核燃料的設(shè)計以及高效催化領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。
[0045]可選地，所述硝酸鈾酰水溶液中包含的硝酸鈾酰與所述尿素的摩爾比為1:2-4 ；所述丙三醇與所述硝酸鈾酰水溶液的體積比為1:10-1:1 ;和/或；所述水熱反應(yīng)的反應(yīng)溫度為100-160°c ;和/或；所述水熱反應(yīng)的反應(yīng)時間為2-8h ;和/或；所述烘干的溫度50-100°C ;和/或；所述烘干的時間為6-12小時。
[0046] 通過控制水熱反應(yīng)溫度，可得到不同形貌的多孔鈾氧化物微米球，通過控制反應(yīng)時間，保證產(chǎn)量能夠達(dá)到最高。
[0047]優(yōu)選地，所述硝酸鈾酰水溶液中包含的硝酸鈾酰與所述尿素的摩爾比為1:3，所述丙三醇與所述硝酸鈾酰水溶液的體積比為3:4 ;和/或；所述水熱反應(yīng)溫度為160°C;和/或；所述水熱反應(yīng)的時間為5h ;和/或；所述烘干的溫度80°C，和/或；所述烘干的時間為12h。
[0048]當(dāng)水熱反應(yīng)溫度為160°C時，所得到的微米球前體更圓，球度效果好。
[0049]優(yōu)選的，所述海膽狀含鈾微米球前體的直徑為0.7-4 μ m ;和/或；所述海膽狀含鈾微米球前體的表面由納米棒組成，內(nèi)部為納米顆粒組成的多孔結(jié)構(gòu)。
[0050]優(yōu)選的，所述熱解的溫度為500-1000°C，升溫速率為3-10°C /min,恒溫時間l_4h ；和/或；所述高溫?zé)峤獾臍怏w氛圍為空氣或氮氣。
[0051]通過控制熱解溫度及時間，即可得到小尺寸的具有多孔結(jié)構(gòu)的鈾氧化物微米球。
[0052]具體地，可以通過調(diào)節(jié)該高溫?zé)峤獾臏囟群蜌怏w氛圍，來實現(xiàn)不同組分和形貌的多孔鈾氧化物微米球的制備，方法簡單、易行，其中，該氣體氛圍可以為空氣、氮氣或其它惰性氣體，例如，氬氣，等等。在該高溫?zé)峤獾钠渌鼦l件相同的條件下，在氮氣和其它惰性其它的氣體氛圍中獲得的多孔鈾氧化物微米球的形貌相似，但本發(fā)明實施例不限于此。
[0053]下面通過具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明:
[0054]實施例1
[0055]在2mL0.2mol硝酸鈾酰水溶液中加入1.5mL丙三醇和0.075g尿素,攪拌溶解后轉(zhuǎn)移混合溶液至反應(yīng)釜中160°C進行水熱反應(yīng)5h，得到尺寸均一球度較好的海膽狀含鈾微米球前體(XRD圖譜參見圖2d)，微米球前體尺寸約1.7-1.9 μ m，其表面由直徑20_40nm，長度200-400nm的納米棒組成，內(nèi)部為納米顆粒組成的疏松多孔結(jié)構(gòu)，顆粒尺寸為20_50nm (參見圖6)。
[0056]將該含鈾微米球前體每次用IOml去離子水洗滌，洗滌3次，然后每次用IOml乙醇洗滌，再洗滌3次，隨后轉(zhuǎn)入烘箱60°C干燥12h。
[0057]將上述干燥的含鈾微米球前體置于管式爐中高溫?zé)峤?，氣體氛圍為空氣，熱解溫度為500°C，升溫速率為5°C /min，恒溫時間2h，得到尺寸1.7-1.9 μ m的UO3多孔微米球(XRD圖譜參見圖2c)，其表面由直徑20-40nm，長度200-400nm的納米棒組成，內(nèi)部為納米顆粒組成的疏松多孔結(jié)構(gòu)，顆粒尺寸為20-50nm (參見圖5)，該UO3多孔微米球的微觀形貌與含鈾微米球前體無明顯差別。
[0058]實施例2
[0059]將實施例1中得到的干燥的含鈾微米球前體置于管式爐中高溫?zé)峤?，氣體氛圍為空氣，熱解溫度為625°C，升溫速率為5°C /min，恒溫時間lh，得到尺寸1.5-1.7μπι的U3O8多孔微米球(XRD圖譜參見圖2b)，其外表面為厚度200nm的光滑外殼，內(nèi)部納米顆粒的尺寸為50-70nm。(參見圖4)
[0060]實施例3[0061]將實施例1中得到的干燥的含鈾微米球前體置于管式爐中高溫?zé)峤?，氣體氛圍為空氣，熱解溫度為700°C，升溫速率為5°C /min，恒溫時間lh，得到尺寸1.4-1.6μπι的U3O8多孔微米球，其外表面為厚度IOOnm的光滑外殼，內(nèi)部納米顆粒的尺寸約為80-100nm。(參見圖7)
[0062]實施例4
[0063]將實施例1中得到的干燥的含鈾微米球前體置于管式爐中高溫?zé)峤?，氣體氛圍為空氣，熱解溫度為900°C，升溫速率為5°C /min，恒溫時間lh，得到尺寸1.3-1.5μπι的U3O8多孔微米球，其外表面為厚度IOOnm的光滑外殼，內(nèi)部納米顆粒的尺寸約為200-300nm。
[0064]實施例5
[0065]將實施例1中得到的干燥的含鈾微米球前體置于管式爐中高溫?zé)峤?，氣體氛圍為氮氣，熱解溫度為800°C，升溫速率為3°C /min,恒溫時間2h，得到尺寸1.4-1.7 μ m的UO2.13多孔微米球(XRD圖譜參見圖2a)，其粗糙外表面納米晶的尺寸為20-50nm，內(nèi)部納米顆粒的尺寸為20-30nm。(參見圖8)
[0066]實施例6
[0067]將實施例1中得到的干燥的含鈾微米球前體置于管式爐中高溫?zé)峤?，氣體氛圍為氮氣，熱解溫度為900°C，升溫 速率為3°C /min,恒溫時間2h，得到尺寸1.4-1.6 μ m的UO2.13多孔微米球，其粗糙外表面納米晶的尺寸為40-70nm,內(nèi)部納米顆粒的尺寸為30_60nm。(參見圖3)
[0068]實施例7
[0069]將實施例1中得到的干燥的含鈾微米球前體置于管式爐中高溫?zé)峤?，氣體氛圍為氮氣，熱解溫度為1000°c，升溫速率為3°C /min，恒溫時間2h，得到尺寸1.3-1.5 μ m的UO2.13多孔微米球，其粗糙外表面納米晶的尺寸為60-100nm,內(nèi)部納米顆粒的尺寸為50_80nm。
[0070]實施例8
[0071]將實施例1中得到的干燥的含鈾微米球前體置于管式爐中高溫?zé)峤猓瑲怏w氛圍為氮氣，熱解溫度為1000°c，升溫速率為3°C /min，恒溫時間4h，得到尺寸1.2_1.5μπι的U02.13多孔微米球，其粗糙外表面納米晶的尺寸為150-200nm，內(nèi)部納米顆粒的尺寸為100_150nm。
[0072]實施例9
[0073]在2mL0.2mol硝酸鈾酰水溶液中加入1.5mL丙三醇和0.05g尿素,攪拌溶解后轉(zhuǎn)移混合溶液至反應(yīng)釜中160°C進行水熱反應(yīng)5h，得到尺寸2-4.5μπι的海膽狀含鈾微米球前體。
[0074]將該含鈾微米球前體用去離子水洗滌6次，去離子水每次用量為10ml，隨后轉(zhuǎn)入烘箱80°C干燥24h。
[0075]將上述干燥的含鈾微米球前體置于管式爐中高溫?zé)峤猓瑲怏w氛圍為空氣，熱解溫度為500°C，升溫速率為5°C /min,恒溫時間2h，得到尺寸2-4.5 μ m的UO3多孔微米球，其表面由直徑20-30nm，長度100_300nm的納米棒組成，內(nèi)部為納米顆粒組成的疏松多孔結(jié)構(gòu)，顆粒尺寸為20-40nm。
[0076]實施例10
[0077]在2mL0.2mol硝酸鈾酰水溶液中加入1.5mL丙三醇和0.075g尿素，攪拌溶解后用濃氨水調(diào)節(jié)溶液酸堿度至PH2，攪拌均勻后轉(zhuǎn)移混合溶液至反應(yīng)釜中，溫度160°C下進行水熱反應(yīng)2h，得到尺寸0.8-1 μ m的海膽狀含鈾微米球前體。
[0078]將該含鈾微米球前體用去離子水洗滌6次，去離子水每次用量為10ml，隨后轉(zhuǎn)入烘箱80°C干燥24h。
[0079]將上述干燥的含鈾微米球前體置于管式爐中高溫?zé)峤猓瑲怏w氛圍為空氣，熱解溫度為500°C，升溫速率為5°C /min,恒溫時間2h，得到尺寸0.8-1 μ m的UO3多孔微米球，其表面由直徑20-30nm，長度100_200nm的納米棒組成，內(nèi)部為納米顆粒組成的疏松多孔結(jié)構(gòu)，顆粒尺寸為20-40nm。
[0080]實施例11
[0081]在2mL0.2mol硝酸鈾酰水溶液中加入0.2mL丙三醇和0.075g尿素，攪拌溶解后轉(zhuǎn)移混合溶液至反應(yīng)釜中160°C進行水熱反應(yīng)5h，該水熱產(chǎn)物除包含尺寸1-1.5 μ m的海膽狀含鈾微米球前體外，還有尺寸300-500nm的無規(guī)顆粒生成。
[0082]將該含鈾微米球前體用去離子水洗滌6次，去離子水每次用量為10ml，隨后轉(zhuǎn)入烘箱80°C干燥24h。
[0083]將上述干燥的含鈾微米球前體置于管式爐中高溫?zé)峤?，氣體氛圍為空氣氣，熱解溫度為500°C，升溫速率為10°C /min，恒溫時間lh，除得到尺寸1-1.5 μ m的UO3多孔微米球外，產(chǎn)物中還包含尺寸300-500nm的UO3無規(guī)顆粒。
[0084]實施例12
[0085]在2mL0.2mol硝酸鈾酰水溶液中加入1.5mL丙三醇和0.075g尿素,攪拌溶解后轉(zhuǎn)移混合溶液至反應(yīng)釜中100°c進行水熱反應(yīng)8h，得到尺寸0.7-1.5μπι的海膽狀含鈾微米球前體，其表面納米棒呈尖刺狀，密度較稀，球度較差。(參見圖9)
[0086]將該含鈾微米球前體用乙醇洗滌6次，乙醇每次用量為10ml，隨后轉(zhuǎn)入烘箱50°C干燥6h。
[0087]將上述干燥的含鈾微米球前體置于管式爐中高溫?zé)峤?，氣體氛圍為氮氣，熱解溫度為850°C，升溫速率為3°C /min,恒溫時間2h，得到尺寸0.7-1.4 μ m的UO2.13多孔微米球，其表面由直徑50-80nm，長度100的納米棒組成，內(nèi)部為納米顆粒組成的疏松多孔結(jié)構(gòu)，顆粒尺寸為30-50nm，該UO2.13多孔微米球球度較差。
[0088]實施例13
[0089]在2mL0.2mol硝酸鈾酰水溶液中加入2mL丙三醇和0.1g尿素,攪拌溶解后轉(zhuǎn)移混合溶液至反應(yīng)釜中140°C進行水熱反應(yīng)5h，得到尺寸1.5-2.5μπι的海膽狀含鈾微米球前體。
[0090]將該含鈾微米球前體用乙醇洗滌6次，乙醇每次用量為10ml，隨后轉(zhuǎn)入烘箱50°C干燥6h。
[0091]將上述干燥的含鈾微米球前體置于管式爐中高溫?zé)峤?，氣體氛圍為空氣氣，熱解溫度為500°C，升溫速率為10°C /min，恒溫時間lh，得到尺寸1.5-2.5 μ m的UO3多孔微米球，其表面由直徑60-100nm，長度100_300nm的納米棒組成，內(nèi)部為納米顆粒組成的疏松多孔結(jié)構(gòu)，顆粒尺寸為50-80nm。
[0092]在本發(fā)明上述各實施例中，實施例的序號僅僅便于描述，不代表實施例的優(yōu)劣。對各個實施例的描述都各有側(cè)重，某個實施例中沒有詳述的部分，可以參見其他實施例的相關(guān)描述。
[0093]在本發(fā)明的裝置和方法等實施例中，顯然，各部件或各步驟是可以分解、組合和/或分解后重新組合的。這些分解和/或重新組合應(yīng)視為本發(fā)明的等效方案。同時，在上面對本發(fā)明具體實施例的描述中，針對一種實施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個或更多個其它實施方式中使用，與其它實施方式中的特征相組合，或替代其它實施方式中的特征。
[0094]應(yīng)該強調(diào)，術(shù)語“包括/包含”在本文使用時指特征、要素、步驟或組件的存在，但并不排除一個或更多個其它特征、要素、步驟或組件的存在或附加。
[0095]最后應(yīng)說明的是:雖然以上已經(jīng)詳細(xì)說明了本發(fā)明及其優(yōu)點，但是應(yīng)當(dāng)理解在不超出由所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進行各種改變、替代和變換。而且，本發(fā)明的范圍不僅限于說明書所描述的過程、設(shè)備、手段、方法和步驟的具體實施例。本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員從本發(fā)明的公開內(nèi)容將容易理解，根據(jù)本發(fā)明可以使用執(zhí)行與在此所述的相應(yīng)實施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結(jié)果的、現(xiàn)有和將來要被開發(fā)的過程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。因此，所附的權(quán)利要求旨在在它們的范圍內(nèi)包括這樣的過程、設(shè)備、手 段、方法或者步驟。
【權(quán)利要求】
1.一種鈾氧化物微米球，其特征在于，所述鈾氧化物微米球的內(nèi)部具有多孔結(jié)構(gòu)，且所述多孔結(jié)構(gòu)由納米顆粒組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈾氧化物微米球，其特征在于，所述鈾氧化物微米球的直徑為 0.7-4 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鈾氧化物微米球，其特征在于，所述鈾氧化物微米球為UO2.13多孔微米球，所述UO2.13多孔微米球的粗糙外表面由納米晶組成，相鄰所述納米晶之間具有晶界。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鈾氧化物微米球，其特征在于，所述鈾氧化物微米球為U3O8多孔微米球，所述U3O8多孔微米球的外表面為光滑外殼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鈾氧化物微米球，其特征在于，所述鈾氧化物微米球為UO3多孔微米球，所述UO3多孔微米球的外表面由納米棒組成。
6.—種如權(quán)利要求1-5任一項所述的鈾氧化物微米球的制備方法,其特征在于,包括: (1)將混合水溶液進行水熱反應(yīng)，得到海膽狀含鈾微米球前體，其中，所述混合水溶液包括硝酸鈾酰水溶液、丙三醇和尿素； (2)洗滌并烘干所述含鈾微米球前體； (3)將干燥后的所述含鈾微米球前體置于管式爐中熱解，得到鈾氧化物微米球。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述硝酸鈾酰水溶液中包含的硝酸鈾酰與所述尿素的摩爾比為1:2-4 ;所述丙三醇與所述硝酸鈾酰水溶液的體積比為1:1-10;和/或；所述水熱反應(yīng)的反應(yīng)溫度為100-160°c;和/或；所述水熱反應(yīng)的反應(yīng)時間為2-8小時，和/或；所述烘干的溫度為50-100°C，和/或；所述烘干的時間為6-12小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述硝酸鈾酰水溶液中包含的硝酸鈾酰與所述尿素的摩爾比為1:3，所述丙三醇與所述硝酸鈾酰水溶液的體積比為3:4 ;和/或；所述水熱反應(yīng)溫度為160°C ;和/或；所述水熱反應(yīng)的時間為5h;所述烘干的時間為12h。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述海膽狀含鈾微米球前體的直徑為0.7-4 μ m ;和/或；所述海膽狀含鈾微米球前體的表面由納米棒組成，內(nèi)部為納米顆粒組成的多孔結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-9任一項所述的制備方法，其特征在于，所述熱解的溫度為500-1000°C，升溫速率為3-10°C /min，恒溫時間l_4h ;和/或；所述高溫?zé)峤獾臍怏w氛圍為空氣或氮氣。
【文檔編號】C01G43/01GK103936076SQ201410021289
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】王琳, 石偉群, 趙然, 袁立永, 柴之芳 申請人:中國科學(xué)院高能物理研究所