不同形貌鈾氧化物的制備

胡 倩

(南華大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖南 衡陽 421001)

隨著核工業(yè)的發(fā)展，充分利用提取U235后剩余的貧鈾已成為越來越重要的問題[1]。UOX有著特殊分子識別性能和催化性能。這些源于鈾的5f與6d軌道能量接近，5f可參與成鍵，從而使鈾呈現(xiàn)從+2～+6各種氧化價態(tài)，可與氧配位形成多種具有不同結(jié)構(gòu)和催化性能各異的UOX物相。這些UOX大多具有良好的熱穩(wěn)定性和抗中毒性能從而使UOX有與多種分子發(fā)生作用的潛力，可催化常規(guī)催化材料難以催化的一些反應(yīng)[2]。

近年來,制備形貌可控的催化劑引起了科研人員的關(guān)注和興趣。 因為催化反應(yīng)通常是在催化劑表面進行的界面反應(yīng)，所以催化劑形貌可影響其催化活性[1,3]。例如，相對于無擇優(yōu)取向的Pt，具有高晶面指數(shù)的六面體納米鉑催化劑在電催化有機小分子方面具有非常高的催化活性。本文采用不同的方法[3]，制備鈾氧化物，有目的改進制備方法，制備出形貌不同的鈾氧化物[4-10]，為鈾的應(yīng)用研究提供新的思路和科學(xué)依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 實驗試劑與儀器

試劑：硝酸鈾酰、乙酸鈾酰、三乙醇胺、三乙胺、甲胺、三丙胺以及蒸餾水。

儀器：精密電子天平(SI-114)、臺式高速離心機(TG16-WS)、 X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡。

1.2 鈾氧化物的合成

經(jīng)典水熱合成法：以醋酸鈾酰 UO2(OAc)2·2H2O 和硝酸鈾酰 UO2(NO3)2·6H2O 為鈾源， 用蒸餾水溶解形成均一透明的溶液， 然后添加不同有機胺作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，攪拌30min。 把混合液到高壓聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中， 設(shè)置適宜的反應(yīng)溫度和時間使反應(yīng)發(fā)生。 最后得到的沉淀物離心、洗滌、分離，烘干，得到樣品。 改進溶劑熱法：同樣以硝酸鈾酰和醋酸鈾酰為鈾源，將其溶解到蒸餾水中，形成均一透明溶液加入三乙胺為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑。使用100 W電燈泡，加熱光照9 h。

2 結(jié)果與討論

2.1 掃描電子顯微鏡

圖1 三乙醇胺為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑

圖2 三乙胺為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑

圖3 甲胺為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑

圖4 三丙胺為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑

圖5 三乙胺為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑(改進的溶劑熱法法)

2.2 X射線衍射表征

圖6 X射線衍射表征圖

3 討論

結(jié)合SEM和XRD的表征，可以看出由三乙醇胺作結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑所制備出來的是沙漏狀的U3O8和UO2的混合物，三乙胺則得到粘連球狀的UO2，而甲胺得到交叉片狀，三丙胺為棒狀，都是U3O8和UO3的混合物。使用改進水熱法，三乙胺為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑制備得到的為六角板鈾氧化物。

我們希望制備春形貌可控的鈾氧化物，以此來調(diào)控其物化性質(zhì)，為鈾氧化物的研究和應(yīng)用提供新的思路。