一种陶瓷微球负载硝酸铯的方法

本发明属于陶瓷制备，具体涉及一种陶瓷微球负载硝酸铯的方法。

背景技术：

1、传统放射性物质的处理方法是通过玻璃固化，例如，将放射性含有cs137的硝酸铯负载在钇稳定氧化锆(简称为ysz)中。而且，在钇稳定氧化锆中负载硝酸铯，对于观察裂变产物的释放行为有重要的研究价值。但玻璃在处置过程中容易发生水介质引起的核玻璃腐蚀，导致硝酸铯向生物圈迁移，威胁人民的生命安全。

2、由于铯的化合物一般溶于水，所以研究者常用“干法”在氧化锆中负载硝酸铯，如使用氧化锆、碳酸铯或硝酸铯粉体结合经典的陶瓷工艺(粉体研磨—造粒—在空气中烧结)，从而在氧化锆中负载硝酸铯。这种方法硝酸铯分布不均，而且制备的陶瓷微球尺寸均一。一些研究者则用离子注入的方式来负载硝酸铯，即将铯源以离子的形式注入进氧化锆微球内，然后进行热处理，该方法操作简单，但注入深度较浅，只有几微米，硝酸铯负载量不高。还有一些研究者则通过浸渍的方法来负载硝酸铯，即将氧化锆微球放置在铯盐中浸润，然后再进行煅烧，但是由于氧化锆微球的孔道基本已经闭合，对硝酸铯的吸附能力较差，硝酸铯的负载量不大。

技术实现思路

1、本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

2、硝酸铯易溶于水，在溶胶凝胶法中直接负载硝酸铯是不可行的，硝酸铯会大量流失在水中。而采用吸附法，用干燥的凝胶微球浸渍硝酸铯溶液中来吸附硝酸铯，干燥的凝胶微球在吸附完硝酸铯后需要二次干燥，二次干燥后的凝胶微球孔道基本已经闭合，凝胶微球中的有机物在高温煅烧过程中分解的气体无法排出，会导致微球因内压过大而开裂。

3、现有的处理方法要么硝酸铯分布不均，要么硝酸铯负载量不高，较难获得表面光滑，无开裂且硝酸铯负载量高的ysz陶瓷微球。为了得到负载硝酸铯，无开裂的陶瓷微球，亟需一种陶瓷微球负载硝酸铯的方法，解决陶瓷固化硝酸铯的难点。

4、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种陶瓷微球负载硝酸铯的方法，该方法成功得到的负载有硝酸铯的陶瓷微球，硝酸铯在陶瓷微球中分布均匀，硝酸铯负载高，且获得的陶瓷微球表面光滑、无开裂。

5、本发明实施例的陶瓷微球负载硝酸铯的方法，包括以下步骤：

6、(1)将凝胶微球依次进行三氯乙烯洗涤和氨水洗涤处理，得到湿凝胶微球；

7、(2)将所述步骤(1)得到的湿凝胶微球放置在硝酸铯溶液中浸泡吸附；

8、(3)将所述步骤(2)得到的吸附有硝酸铯的凝胶微球在丙二醇甲醚中浸泡处理，之后进行干燥处理和煅烧处理。

9、本发明实施例的陶瓷微球负载硝酸铯的方法带来的优点和技术效果，1、本发明实施例的方法，由于三氯乙烯与硅油互溶，采用三氯乙烯洗涤能够去除凝胶微球上残留的硅油；2、本发明实施例的方法，凝胶微球中的硝胺酸易溶于水，且在400℃时会剧烈分解并发生爆炸，严重破坏微球的形貌，采用氨水去除凝胶微球中残留的硝胺酸，有利于获得无开裂的微球；3、本发明实施例的方法，采用湿凝胶微球浸泡吸附硝酸铯，相较于传统的干燥微球吸附量大，成功实现了陶瓷微球负载硝酸铯的目的；4、本发明实施例的方法，采用湿凝胶微球浸泡吸附硝酸铯后，为了降低湿凝胶微球在干燥过程中受到的毛细管力，用丙二醇甲醚浸泡凝胶微球后进行干燥，凝胶微球不必经过二次干燥，凝胶微球还保留着丰富的孔道结构，获得无开裂的陶瓷颗粒；5、本发明实施例的方法，采用丙二醇甲醚进行浸泡处理，由于丙二醇甲醚与水互溶且挥发速度适中，可去除凝胶微球中的水分，而且丙二醇甲醚的表面张力小，可有效降低凝胶微球在干燥过程中产生的毛细管力，从而尽可能地保留凝胶微球的孔道结构。

10、在一些实施例中，所述步骤(1)中，所述三氯乙烯洗涤的温度为60～80℃，洗涤的时间为80～120min。

11、在一些实施例中，所述步骤(1)中，所述氨水洗涤的温度为60～80℃，所述氨水的浓度为0.5m。

12、在一些实施例中，所述氨水洗涤后，洗液的电导率降低至700μs/cm。

13、在一些实施例中，所述步骤(1)中，所述凝胶微球为钇稳定氧化锆凝胶微球。

14、在一些实施例中，所述步骤(2)中，所述硝酸铯溶液的浓度为0.1～0.2m；和/或，所述硝酸铯溶液为硝酸铯的水溶液。

15、在一些实施例中，所述步骤(2)中，所述浸泡吸附的温度为60～80℃，时间为3～12h。

16、在一些实施例中，所述步骤(3)中，在所述丙二醇甲醚中浸泡处理的温度为60～80℃，时间为10～20min。

17、在一些实施例中，所述步骤(3)中，所述干燥处理的温度为60～80℃，时间为10～30h。

18、在一些实施例中，所述步骤(3)中，所述煅烧处理的温度为400～600℃，时间为2～4h。

技术特征：

1.一种陶瓷微球负载硝酸铯的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的陶瓷微球负载硝酸铯的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述三氯乙烯洗涤的温度为60～80℃，洗涤的时间为80～120min。

3.根据权利要求1或2所述的陶瓷微球负载硝酸铯的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述氨水洗涤的温度为60～80℃，所述氨水的浓度为0.5m。

4.根据权利要求3所述的陶瓷微球负载硝酸铯的方法，其特征在于，所述氨水洗涤后，洗液的电导率降低至700μs/cm。

5.根据权利要求1所述的陶瓷微球负载硝酸铯的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述凝胶微球为钇稳定氧化锆凝胶微球。

6.根据权利要求1所述的陶瓷微球负载硝酸铯的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述硝酸铯溶液的浓度为0.1～0.2m；和/或，所述硝酸铯溶液为硝酸铯的水溶液。

7.根据权利要求1或6所述的陶瓷微球负载硝酸铯的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述浸泡吸附的温度为60～80℃，时间为3～12h。

8.根据权利要求1所述的陶瓷微球负载硝酸铯的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，在所述丙二醇甲醚中浸泡处理的温度为60～80℃，时间为10～20min。

9.根据权利要求1所述的陶瓷微球负载硝酸铯的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述干燥处理的温度为60～80℃，时间为10～30h。

10.根据权利要求1或9所述的陶瓷微球负载硝酸铯的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述煅烧处理的温度为400～600℃，时间为2～4h。

技术总结
本发明属于陶瓷制备技术领域，具体涉及一种陶瓷微球负载硝酸铯的方法。本发明提供的一种陶瓷微球负载硝酸铯的方法，包括以下步骤：(1)将凝胶微球依次进行三氯乙烯洗涤和氨水洗涤处理，得到湿凝胶微球；(2)将所述步骤(1)得到的湿凝胶微球放置在硝酸铯溶液中浸泡吸附；(3)将所述步骤(2)得到的吸附有硝酸铯的凝胶微球在丙二醇甲醚中浸泡处理，之后进行干燥处理和煅烧处理。本发明的方法获得的陶瓷微球中金属铯的负载量大，且陶瓷微球表面光滑、无开裂，操作简便。

技术研发人员：徐瑞,马景陶,邓长生,郝少昌,赵兴宇,李建军,刘兵,唐亚平
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13