[發明專利]一種千克產量級銫榴石亞微米球的制備方法

有效

• 申請號: 201710699885.2
• 申請日: 2017-08-16
• 公開（公告）號: CN107352550B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 李軍;侯莉;盧忠遠;牛云輝
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: C01B33/26
• 分類號: C01B33/26
• 代理公司: 成都蓉信三星專利事務所(普通合伙) 51106
• 代理人: 劉克勤

本發明公開了一種千克產量級銫榴石亞微米球的制備方法，其特征是：取固體原料無定形二氧化硅、無定形氧化鋁、偏高嶺土、一水合氫氧化銫，加入到蒸壓反應釜中；按固體原料：去離子水為1:15～20的重量比取去離子水，加入到蒸壓反應釜中；在溫度140～200℃、壓力0.3～0.8MPa、攪拌速度60～100轉/每分鐘的條件下反應4～20h，冷卻，過濾，固體物經水洗，干燥，即制得銫榴石亞微米球。采用本發明，在溫和條件下實現銫榴石亞微米球的公斤級合成制備，適合于工業規模化生產；制得的銫榴石亞微米球可用于制備銫放射源源芯材料或放射性廢料儲存用陶瓷容器、也可用于航空航天領域的耐高溫陶瓷。

技術領域

本發明屬于無機化學，涉及一種千克產量級銫榴石亞微米球的制備方法。本發明制得的銫榴石亞微米球可用于制備銫放射源源芯材料或放射性廢料儲存用陶瓷容器、也可用于航空航天領域的耐高溫陶瓷，在國防軍工領域應用前途廣泛。

背景技術

銫榴石也稱為銫沸石，其理論化學結構式為CsAlSi₂O₆，是銫（Cs）穩定存在的主要天然礦物形式，其晶體結構由共用橋氧的(Al,Si)O₄四面體網絡結構骨架和平行分布于<111>方向通道中的Cs離子構成，理論上可容納超過40wt%的Cs。銫榴石具有高Cs含量、優良的水熱穩定性和耐高溫性能(熔點＞1900℃)等，可用于吸附催化、Cs放射源源芯材料、含¹³⁷Cs核廢料固化以及航空航天等領域，但天然銫榴石資源稀少，且多與其他硅酸鹽礦物共生。現有技術中，銫榴石的制備方法主要有高溫固相法、溶膠凝膠法、沸石前驅體法，現有技術方法需要的合成溫度較高，這不可避免的會造成Cs高溫揮發，腐蝕設備，其所形成的Cs氣載物也難以捕捉和搜集，帶來二次污染。

現有技術中，CN104477934A公開了“一種低溫合成銫沸石的方法”，系利用氫氧化銫、分析純非晶二氧化硅和Al粉為原料，在180℃～220℃和1.00～2.32MPa的飽和蒸汽壓下處理6～72h,最后沉淀過濾、洗滌、干燥得目標產物銫沸石，所合成銫沸石為100～200nm的不規則顆粒，且可能存在其他沸石晶相。CN105905920 A公開了“一種以土壤為原料生成銫沸石的方法”，以土壤為原料生成了銫沸石，但需要先將原料混合物在壓片機中以30MPa壓力壓制成型，脫模之后的樣品置于反應釜中，在水熱溫度100℃～240℃下反應2h～48h,干燥之后,即得反應產物銫沸石，所用土壤為天然粘土材料，粘土礦物提供了晶種作用，但以天然土壤為原料不可避免造成所合成銫沸石中石英雜質較多，不適于制備規則的銫榴石粉體材料。隨著人們對銫榴石認識的逐漸加深，其在航空航天和國防軍工領域應用重要性逐漸凸顯，對微觀形貌規則、顆粒粒徑小的銫榴石材料需求量也不斷增加，急需尋找一種低溫、工藝及設備簡單、能夠規模化、批量化制備銫榴石微顆粒的方法。

發明內容

本發明的目的旨在克服現有技術中的不足，提供一種千克產量級銫榴石亞微米球的制備方法。本發明提供一種不需要添加表面活性劑或晶種，工藝簡單，條件溫和（140～200℃、0.3～0.8MPa水熱環境）的銫榴石亞微米球的低溫合成方法。

本發明的內容是：一種千克產量級銫榴石亞微米球的制備方法，其特征是步驟為：

a、取固體原料無定形二氧化硅、無定形氧化鋁、偏高嶺土、一水合氫氧化銫，并使固體固體原料中化學元素的摩爾比為Cs：Al：Si = 1:1:1～3，將固體原料混合并加入到內置有攪拌器的蒸壓反應釜中；

b、按固體原料無定形二氧化硅、無定形氧化鋁、偏高嶺土和一水合氫氧化銫的總重量：去離子水為1:15～20的重量比例取去離子水，加入到蒸壓反應釜中成為液固混合物，封閉蒸壓反應釜；