納米鎢酸鉍可控合成及其NR復合材料γ-ray屏蔽性能研究.pdf

1、γ-ray已廣泛存在于核設(shè)施、航空航天，放射醫(yī)學等領(lǐng)域，波長短，能量大，對人體有著嚴重的危害，因而，對γ-ray的防護逐漸受到重視。傳統(tǒng)的防護材料，如含鉛板材、玻璃等擁有較高的遷移率，笨重，且屏蔽率也較低，已不能滿足人們的需要，因此急需研發(fā)具有低毒輕質(zhì)高效的γ-ray防護材料。鉍和鎢是低毒，易加工的重金屬元素，在射線防護方面有著廣泛的應用。基于單一的重元素對射線的吸收都有薄弱的區(qū)域，本文同時研究了含鉍和鎢兩種元素的納米氧化物和鹽與天然橡

2、膠復合，制備出優(yōu)秀的力學性能和γ-ray屏蔽性能的橡膠基復合材料。
　　以相同質(zhì)量分數(shù)（30％）而不同比例的 WO3和 Bi2O3納米粒子分別填充至天然橡膠（ NR）并制備出各自的復合材料。結(jié)果表明，經(jīng) GQA改性球磨后的 WO3和 Bi2O3粒子尺寸達到納米級，并在其表面嫁接上有機活性官能團；與純 NR材料相比，復合材料的拉伸強度均提升兩倍以上；當 WO3和 Bi2O3納米粒子質(zhì)量比為15:15時，復合材料的γ-ray的屏蔽率由

3、各自單獨填充時的8.3%和9.2%提高至12%。WO3和 Bi2O3納米粒子量子效應、表面效應以及在NR基體中的均勻分散是協(xié)同增強復合材料對γ-ray防護性能以及力學性能的關(guān)鍵。
　　采用水熱法合成出Bi2WO6納米粒子并在球磨作用下得到粒徑相近的 WO3和 Bi2O3粒子，分別以總質(zhì)量分數(shù)為30%填充至天然橡膠（ NR）中，制備出 NR/Bi2WO6、NR/WO3以及 NR/Bi2O3復合材料。結(jié)果表明，三種復合材料的拉伸強度是

4、未填充粒子的純 NR的兩倍以上。NR/Bi2WO6復合材料的γ-ray屏蔽率達到13.6%，遠高于 NR/WO3的7.4%以及 NR/Bi2O3的9.2%。與 WO3和 Bi2O3相比， Bi2WO6納米粒子獨特的離子層間成鍵，增加了吸收原子的核外電子云重疊程度，以及邊界互補效應是其增強復合材料γ-ray防護性能的關(guān)鍵。
　　在檸檬酸、STAB、硫脲、乙二胺四種表面活性劑修飾下，采用水熱法合成出四種形貌的 Bi2WO6片層納米晶，

5、探究了 Bi2WO6片層形貌與其光致發(fā)光性能之間的關(guān)系。結(jié)果表明：陽離子表面活性劑乙二胺和硫脲有利于形成規(guī)整排列的 Bi2WO6片層納米晶，其具備較大的 BET而有利于光之發(fā)光強度的提高；而陰離子表面活性劑檸檬酸與 STAB不易促進規(guī)整排列的 Bi2WO6片層納米晶形貌的形成，從而抑制了光致發(fā)光性能的改善。
　　通過控制前驅(qū)體中 CH3CH2OH與 H2O的體積比，采用溶劑熱法得到不同形貌的Bi2WO6納米片，探討了 Bi2WO6

6、形貌與光致發(fā)光性能之間的關(guān)系。Bi2WO6的結(jié)晶度、納米片的棱長以及片層間距隨醇水比增大而逐漸提高，當醇水比為1:1時， Bi2WO6納米片的棱長、片層間距和比表面積（ BET）最大，表現(xiàn)出優(yōu)異的光致發(fā)光性能；而在醇水比大于1:1時，納米片的棱長、片層間距和 BET隨之降低，光致發(fā)光性能繼而減弱。以上表明醇水比為1:1時，復配 CH3CH2OH與 H2O協(xié)同修飾Bi2WO6納米片形貌的效果最佳， BET最大，從而促進其光致發(fā)光性能的改善

7、。
　　采用凝膠-燒結(jié)法，通過控制燒結(jié)溫度，制備出不同粒徑的Bi2WO6納米粒子。探討了Bi2WO6納米粒子的晶型、結(jié)晶度和比表面積對其光致發(fā)光性能和γ-ray屏蔽率的影響。隨著燒結(jié)溫度的升高， Bi2WO6納米粒子的結(jié)晶度逐漸增強，晶型由正交晶系向四方晶系轉(zhuǎn)變，在600℃得到具有單一的四方晶型的 Bi2WO6納米粒子，且結(jié)晶度達到最強，具有最強的光致發(fā)光性能和最好的γ-ray防護性能，達到55.19%。
　　通過控制反應溫