低折射率SiO2光学增透薄膜的结构控制

以正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）为有机硅源,采用溶胶－凝胶技术,通过调节溶胶的ｐＨ和掺入有机添加剂,对ＳｉＯ２溶胶生长过程进行了结构裁剪,控制ＳｉＯ２纳米颗粒尺度,制备出低折射率（１．１５～１．１８）ＳｉＯ２光学增透薄膜,分别采用椭偏仪,分光光度计,扫描和透射榻镜等对所制备薄膜的结构,物性进行研究,研究结果表明,改变ＳｉＯ２溶胶ｐＨ可有效抑制颗粒生长,且保持原有微结构;掺入有机偶联添加剂能使颗粒迅速增大。     

溶胶凝胶制备纳米多孔SiO2光学增透薄膜耐磨特性强化研究

在溶胶-凝胶基础上,采用碱/酸两步法和浸渍镀膜技术制备出纳米多孔SiO2薄膜,并将该薄膜在空气和氨气与水蒸气的混合气体中热处理.使用透射电子显微镜、原子力显微镜、傅立叶红外光谱仪、椭偏仪、分光光度计等分析了薄膜的特性.实验结果表明:采用碱/酸两步催化法能够明显提高纳米多孔SiO2光学增透薄膜的力学特性,混合气体中的热处理又使其力学性能得到进一步改善.薄膜耐磨等力学性能增强归因于SiO2颗粒间更多的化学键合.在力学性能增强的同时,薄膜折射率仍保持约1.24的较低值,光学增透效果良好,透射率≥99.5%.     

溶胶凝胶制备纳米多孔SiO2光学增透薄膜耐磨特性强化研究

在溶胶－凝胶基础上,采用碱／酸两步法和浸渍镀膜技术制备出纳米多孔SiO2薄膜,并将该薄膜在空气和氨气与水蒸气的混合气体中热处理。使用透射电子显微镜、原子力显微镜、傅立叶红外光谱仪、椭偏仪、分光光度计等分析了薄膜的特性。实验结果表明：采用碱／酸两步催化法能够明显提高纳米多孔SiO2光学增透薄膜的力学特性,混合气体中的热处理又使其力学性能得到进一步改善。薄膜耐磨等力学性能增强归因于SiO2颗粒间更多的化学键合。在力学性能增强的同时,薄膜折射率仍保持约1．24的较低值,光学增透效果良好,透射率≥99．5％。     

椭偏光度法研究溶胶-凝胶SiO2薄膜的光学性能

用溶胶-凝胶工艺在碱性、酸性催化条件下制备具有纳米多孔结构的SiO2薄膜。用反射式椭圆偏振光谱仪测试薄膜的椭偏参数,并用Cauchy模型对椭偏参数进行数据拟合,获得了溶胶-凝胶SiO2薄膜光学常数在300~700 nm波段的色散关系。用场发射扫描电子显微镜FE-SEM研究了薄膜表面微结构,并讨论表面微结构与光学性能间的关系。结果表明:制备条件所引起的薄膜微结构差异对光学常数的色散关系变化趋势无影响;薄膜光学常数的大小则与微结构有关,折射率大小与薄膜孔洞率成反比。     

添加Al2O3和SiO2的大晶粒UO2芯块制备研究

研究了Al2O3和SiO2添加剂对UO2芯块晶粒尺寸的影响.结果表明加入少量的Al2O3和SiO2,可有效促进烧结过程中UO2芯块的晶粒度长大,过量加入则会阻碍烧结过程中UO2芯块的致密化;在添加量一定的情况下,添加不同比例的Al2O3和SiO2,对芯块晶粒尺寸有较大影响,只添加SiO2,对芯块晶粒尺寸影响不大,Al2O3添加量增加,芯块晶粒尺寸随之增加;添加Al2O3和SiO2促进UO2芯块晶粒长大的机制是在烧结期间发生了液相烧结.     

SiO2纳米干凝胶对锆的动态吸附

研究了模拟高放废液中的锆在成型后的SiO2纳米干凝胶上的动态吸附行为。结果表明低流速、温度低、酸度高、SiO2干凝胶的颗粒小时,交换柱穿透得较慢;反之,穿透较快。SiO2纳米干凝胶对Zr的吸附选择性高,模拟高放废液中的Fe和Mo略有吸附,其它元素不被吸附。     

折射率可调疏水型SiO2光学薄膜的制备研究

以正硅酸乙酯(TEOS)为有机醇盐前驱体,采用溶胶-凝胶技术,通过控制制备条件,结合三甲基氯硅烷(TMCS)对SiO2胶粒表面的修饰过程,制备出折射率可调的疏水型SiO2薄膜.对薄膜采用了不同的后处理方式,研究了氨和水蒸气混合气体热处理技术对薄膜疏水性能的影响.采用椭偏仪、FTIR和接触角测试仪对薄膜的折射率、红外特性、接触角等的测试研究表明疏水型SiO2薄膜的折射率可在1.35～1.20之间连续可调,与传统热处理相比,混合气氛热处理使薄膜的折射率略有增加,在所研究的范围内折射率平均增加0.02左右;SiO2胶粒表面的亲水性OH基团可基本被非活性CH3基团代替,薄膜的疏水能力得到进一步提高;接触角由未作表面修饰时的40°左右增加到表面修饰并结合混合气氛热处理的137°左右.     

氨处理抑制SiO2/ZrO2薄膜膜间渗透

以正硅酸乙酯和丙醇锆为原料,用溶胶-凝胶法在K9基片上提拉镀制SiO2/ZrO2双层膜,样品1镀完SiO2后直接镀ZrO2,样品2镀完SiO2经氨处理后再镀ZrO2。研究表明,ψ和Δ两个椭偏参数的模拟值曲线与椭偏仪的测量值曲线十分吻合,进而发现氨处理可有效抑制SiO2/ZrO2双层膜之间的渗透,氨处理后渗透层减少近45nm。利用激光束对两种样品进行了损伤阈值的测试,用光学显微镜观察损伤形貌,结果发现两者损伤阈值分别为14.8和15.03J/cm2,损伤形貌均为熔融型。     

TiO2薄膜的制备及光催化活性研究

采用溶胶-凝胶法以浸渍提拉方式在玻璃管上制备了TiO2薄膜，制得的TiO2薄膜均匀、结实，催化活性好。利用此薄膜对庚烷进行气相光催化降解，结果表明：TiO2薄膜的光催化活性随焙烧温度降低而升高，300℃制备的薄膜的光催化活性较好。在此温度下制备的薄膜，光催化活性随着负载层数的增加逐渐增加。薄膜稳定性好，长期放置和反复使用光催化活性基本不降低。利用该薄膜还对丙酮、苯、甲苯和1，2-二氯乙烷进行了气相光催化降解，结果表明：苯和甲苯降解比较缓慢，而丙酮和1，2-二氯乙烷则与庚烷相似，很快降解并生成近似化学计量比的二氧化碳。     

外胶凝法制备高温气冷堆UO2核芯的湿法工艺

为制备高温气冷堆用燃料致密UO2核芯,对传统的溶胶-凝胶法进行优化和改进。主要对改进后的外胶凝工艺的湿法部分进行介绍,包括U3O8粉的溶解即欠酸硝酸铀酰(ADUN)溶液的制备、胶液的制备、胶液的分散和胶凝及凝胶球的陈化、洗涤和干燥等,并对湿法过程的机理进行了探讨。采用这一工艺,所得重铀酸铵微球的球形度好、尺寸分布均匀且具有良好空隙结构,经过后续的干法工艺如焙烧、还原和烧结,可制备出合格的高温气冷堆用燃料致密UO2核芯。     

辐射改性介孔SiO2及其对铼的吸附性能

利用60Coγ辐射接枝合成了聚4-乙烯基吡啶（4-VP）改性的多层次介孔SiO2(FS-VP)微球,并对接枝后的FS-VP进行了季铵化。采用傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱和热重分析方法研究了接枝率的影响因素和季铵化微球（FS-VPQ）对Re(Ⅶ)的吸附性能。结果表明：在4-VP单体体积分数为50%、吸收剂量为72 kGy、剂量率为3 kGy/h的条件下,FS-VP的接枝率极大值为27.8%;当pH为2和3时,吸附容量极大值为68.0 mg/g,较高的吸附容量得益于多层次孔结构的高比表面积和季铵化后吸附剂固有的两个正电荷;FS-VPQ对Re(Ⅶ)的吸附等温线符合Langmuir模型;此外,由于多层次孔结构带来的高传质速率使FS-VPQ能够在3 min内快速达到吸附平衡。本工作对Re(Ⅶ)分离与富集以及放射性废液中Tc处理具有参考价值。     

Ti与Ag离子顺次注入SiO2合成TiO2纳米结构及其光催化活性

通过Ti离子单注入或与Ag离子顺次注入、结合后续的N₂气氛下热退火处理,在SiO₂基体的浅表面层合成TiO₂纳米结构,详细研究了该纳米结构的形貌、结构、光学特性及其光催化性能。结果表明：Ti离子单注入或与Ag离子顺次注入并经热处理后均能在SiO₂中产生TiO₂纳米颗粒,700℃退火后形成的纳米颗粒主要为锐钛矿相,继续升高退火温度,TiO₂纳米颗粒逐渐转变为金红石相。Ag的附加注入不仅能促进TiO₂纳米颗粒的生长,而且可以降低其形成的温度及光学带隙。此外,光催化实验结果还显示,Ag的附加注入能够提高所合成的TiO₂纳米颗粒光催化活性。结合光致发光和X射线光电子能谱测试结果分析并给出了附加Ag离子注入导致所合成的TiO₂ 纳米结构光催化活性提升的可能机理。     

CO2和O2地浸铀矿原液中SO2-4的快速测定

为改良现有硫酸钡比浊法测定含铀浸出液中SO^2-₄不能长时间稳定均匀地形成硫酸钡悬浊液的缺点,采用吸光比浊法研究不同波长、酸度、稳定剂、无水乙醇用量对硫酸钡分散体系稳定性的影响以提高测量准确度。实验结果表明,改良比浊法测定SO^2-₄浓度体系中的最佳实验条件为1.0 mL HCl（3 mol/L）、5.0 mL聚乙烯醇溶液(含w=10%BaCl₂•2H₂O)、3.0 mL 无水乙醇。在最佳波长440 nm处,SO^2-₄质量浓度在0.2~1.5 g/L范围内符合比尔定律。该方法的检出限为 0.003 6 mg/L,定量限为 0.012 0 mg/L（n=20）。该方法样品测量回收率为99.0%~99.8%,加标相对标准偏差为 0.63%~2.44%(n=2)。与 GB/T 5750.5-2006 国标法比较,该方法操作简便、快捷,结果准确度高,在CO₂和O₂地浸采铀浸出原液SO^2-₄浓度的测定中有广阔的应用前景。     

陶瓷UO_2微球尺寸与球度的控制方法

陶瓷ＵＯ２微球尺寸与球度的控制问题，不仅是溶胶－凝胶工艺研究中的重要课题，也是高温气冷堆燃料元件生产中的重要课题。因此，近几年来通过批量试验对全胶凝工艺控制包覆芯核尺寸与球度的方法进行了研究，并取得了阶段性进展，为１０ＭＷ高温堆燃料芯核的生产奠定了基础。结果表明：ＵＯ２芯核尺寸与球度的控制主要是通过控制溶胶分散参数来实现的。对单一振动喷嘴而言，其分散参数应当同时满足均匀分散流量方程和振动频率方程的要求；另一方面为了控制芯核的球度，还必须对喷嘴的振动加速度、３区高度及气相氨的分布进行控制。     

UO2核芯制备工艺中U的回收再利用研究

介绍了清华大学核能与新能源技术研究院制备高温气冷堆燃料元件UO₂核芯的溶胶凝胶工艺各种废料的产生情况。针对各种废料的特性,分别进行处理,实现回收再利用。对工艺中产生的含U废液先进行沉淀处理,经1次煅烧后溶解性差,必须将沉淀进行煅烧 还原 煅烧工序后才能实现再利用。对最终烧结球中的不合格品直接进行煅烧处理,将UO₂转化为U₃O₈,即可再利用。各种废料回收后均可作为原料生产UO₂核芯,综合回收率为99.98%。     

离子液体中UO2(CMPO)3(NO3)2的组装及CMPO萃取铀的机理

离子液体具有独特的物理化学性质,可以参与或影响两亲分子自组装。离子液体介质中的自组装研究所涉及的两亲分子多为有机化合物,而金属配合物在离子液体中的组装鲜有报道。另外,萃取剂正辛基苯基-N,N-二异丁基胺基甲酰基甲基氧化膦(CMPO)在1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐(C₂mimNTf²)中萃取UO₂⁺²时形成的萃合物结构组成有待深入研究。本工作探究了UO₂(CMPO)₃(NO₃)₂在C₂mimNTf²中的组装行为。原位透射电镜(原位TEM)研究表明:UO₂(CMPO)₃(NO₃)₂在C₂mimNTf²(含70μL水)中形成聚集体,冷冻刻蚀电镜(FF-TEM)显示该聚集体是胶束。此外,研究了CMPO-C₂mimNTf²体系萃取UO₂⁺²时形成的萃合物组成。离子色谱结果表明:萃取前后水相中NO^-₃浓度变化不大,电喷雾质谱(ESI-MS)上均为UO₂(CMPO)₃(NTf₂)₂的碎片离子峰,这些结果说明:CMPO-C₂mimNTf²体系萃取UO₂⁺²时形成的萃合物组成为UO₂(CMPO)₃(NTf₂)₂而非UO₂(CMPO)₃(NO₃)₂。这有助于深入了解金属配合物在离子液体中的组装行为,并对理解CMPO-C₂mimNTf²体系萃取UO₂⁺²的机理提供了重要参考。