Nd3+、Ce4+模擬錒系核素制備釔鋯燒綠石-螢石固化體研究.pdf

1、具有燒綠石或者螢石結(jié)構(gòu)的Gd2Zr2O7具有非常好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗輻照能力，是超鈾核素的理想固化基材。根據(jù)礦物巖石學(xué)中的相似相溶和類質(zhì)同像原理，利用離子半徑相近、化學(xué)價態(tài)相同的Nd3+、Ce4+分別替代三價和四價錒系核素，以研究它們在Gd2Zr2O7的賦存狀態(tài)和結(jié)構(gòu)變化規(guī)律，為開展模擬錒系核素提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　用Gd2O3、ZrO2粉體作為基材原料，根據(jù)化學(xué)計量關(guān)系Gd2-xNdxZr2O7，添加Nd2O3粉體作為模擬錒系核素三

2、價氧化物，分別用10wt％、20wt％Nd的含量進行配方設(shè)計。混合粉體經(jīng)過混合、壓制成形后，進行高溫高壓合成實驗，制備出三元氧化物模擬錒系核素固體。實驗樣品經(jīng)過XRD、拉曼光譜分析，結(jié)果表明:在3～5GPa的高壓和1300℃～1400℃的高溫下，保溫保壓15min，均獲得具有燒綠石結(jié)構(gòu)的模擬三價錒系核素固化體，并且參雜20wt％Nd比10wt％Nd樣品的結(jié)構(gòu)更有序。類似地，用CeO2替代四價錒系核素氧化物，在相同的條件下進行了高溫高壓合

3、成實驗，實驗樣品經(jīng)過XRD、拉曼光譜分析，結(jié)果表明:當(dāng)參雜量為10wtCe％時樣品為燒綠石結(jié)構(gòu)，當(dāng)參雜量為20％wtCe其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的螢石結(jié)構(gòu)，而且Ce的含量越高，樣品的無序度越高，同時發(fā)現(xiàn)，高壓條件可以提高釓鋯燒綠石對Ce的固溶度。SEM分析表明，三元氧化物固化體的晶粒大小約為3～5微米，晶界清晰，晶粒致密度高。
　　用Gd2O3、ZrO2粉體作為基材原料，以Nd2O3、CeO2分別作為三價和四價錒系核素的替代模擬氧化物，根據(jù)化

4、學(xué)計量關(guān)系NdxGd2-xZr2-xCexO7(x=0，0.2，0.4，……，2.0)，對不同x的設(shè)計了11種配方，進行了四元氧化物的常壓高溫固相反應(yīng)合成實驗。XRD分析表明，在溫度1300℃，保溫時間24～72h下，樣品均為螢石結(jié)構(gòu);在1400℃，保溫72h條件下，樣品中才有燒綠石結(jié)構(gòu)產(chǎn)生;而在1500℃條件下，樣品的結(jié)晶度更好，但是保溫時間為48、72h時，Nd含量較高的樣品出現(xiàn)了明顯的雜峰。SEM分析表明四元系固化體的晶粒大小約為