[发明专利]一种五价铀的制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种五价铀的制备方法及其应用，该制备方法包括，将八氧化三铀与氯化铵置于氯化物熔盐中，在隔绝水和氧气的条件下，加热反应即得五价铀；其中，氯化物熔盐为LiCl、KCl、NaCl和LiCl‑KCl中的一种，加热反应的温度为350‑800℃，八氧化三铀与氯化物熔盐和氯化铵的质量比分别为1：60‑200和1：4‑20。本发明所提供的制备方法彻底解决了熔盐中五价铀制备过程复杂的难题，并通过控制反应条件在氯化物熔盐中得到了高纯度五价铀；且所使用的氯化铵腐蚀性小，更易于控制和回收；所提供的制备方法在氯化物熔盐中将氯化铵与八氧化三铀反应可以直接生成五价铀，对于丰富熔盐体系中铀的价态具有重要意义。

技术领域

本发明属于核技术领域，涉及铀的制备技术，具体涉及一种五价铀的制备方法及其应用。

背景技术

正五价是铀的一种中间价态，具有很多特殊的性质。通常五价铀在水溶液体系中很不稳定，因此，其在不同价态的铀化合物中研究也最少。相对于水溶液，在有机溶剂或者熔融盐体系中，五价铀的稳定性略强，其中，氯化物熔盐体系是一种较好的制备五价铀的溶剂体系。

在氯化物熔盐体系中，五价铀以五价铀酰配合物(UO₂Cl)的形式存在，具有一定的稳定性。通常在氯化物熔盐体系中制备五价铀主要有如下两种方法：一种是将低价态的铀(一般是正四价铀)氧化为五价铀，另一种是将高价态的铀(一般是正六价的铀)还原为五价铀。然而，这些方法一般很难得到纯的五价铀化合物。如固态的UCl₄在高温下被氧气氧化，最初生成六价铀酰氯化物(UO₂Cl₂)，其中可能会含有一些UCl₅产物，最终生成U₃O₈。

在LiCl熔盐体系中，在750℃下，二氧化铀可以被氯化氢氧化，生成五价铀酰离子(UO₂⁺)，但同时也会形成UCl₄。在LiCl-KCl熔盐体系中，二氧化铀与氯化氢反应同样形成UCl₄和UO₂Cl的混合物，最终形成UO₂Cl₂。在碱性氯化物熔盐中，UCl₄与氧气反应时，在较低的O₂分压下条件下，也可以形成五价铀中间体，但最终也会形成UO₂Cl₂。熔盐中用Cl₂氧化UO₂，在低铀浓度下会存在UO₂Cl₂与UO₂的平衡，发生归中反应形成UO₂Cl，但是这三种形态同时存在。除了采用氧化剂氧化四价铀，也可以采用电化学方法在阳极溶解UO₂得到UO₂Cl，但是，很难控制准确的价态。

此外，UO₂Cl也可以由UO₂Cl₂的还原得到。在熔盐体系中，采用电化学方法控制电位还原可以得到UO₂Cl，也可以采用金属还原剂，如金属W还原得到UO₂Cl。此外，熔融盐中UO₂Cl₂的热分解也可以产生UO₂Cl，但是熔盐中铀仍然以混合价态存在，难以控制准确价态。

目前，在氯化物熔盐中可以采用电化学手段或者氧化还原试剂，通过氧化四价铀或还原六价铀得到五价铀，但是，通常五价铀是作为中间体存在稳定性差，而且和其他价态的铀同时存在，难以得到纯的五价铀。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷不足，本发明提供了一种五价铀的制备方法及其应用。

本发明采用如下技术方案：