Bi2WO6納米結(jié)構(gòu)的合成及其γ射線屏蔽性能研究.pdf

1、γ射線在國(guó)防和民用行業(yè)迅速發(fā)展，為人類提供便利的同時(shí)潛在地威脅著人類的身體健康和生命安全，因此，γ射線防護(hù)材料的理論研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)愈加重要。通常使用的防護(hù)材料如含鉛的板材，玻璃等，其屏蔽率較低，遷移率較高，且笨重對(duì)人體有傷害性，不能滿足人們對(duì)材料的實(shí)用性及安全性的需要，因此急需研發(fā)具有輕質(zhì)、高效、低毒的γ射線防護(hù)材料。鉍和鎢均作為一種“綠色金屬”，擁有低毒、易加工等優(yōu)點(diǎn)，組成的化合物鎢酸鉍對(duì)γ射線有較強(qiáng)的吸收，能夠替代傳統(tǒng)鉛系材料作為主

2、要的γ射線防護(hù)功能組元。本論文利用一種溫和的濕化學(xué)法-溶劑熱法來(lái)合成形貌與微觀結(jié)構(gòu)可控的鎢酸鉍納米晶，并結(jié)合各種結(jié)構(gòu)表征和性能的研究，探討了其微觀結(jié)構(gòu)和形貌與其性能之間的內(nèi)在聯(lián)系。
　　本文研究了pH值，反應(yīng)溫度及溶劑類型對(duì)溶劑熱法合成不同納米結(jié)構(gòu)的Bi2WO6的物相組成、微觀形貌和發(fā)光性能、輻射防護(hù)性能的影響，并探討了反應(yīng)條件在Bi2WO6晶體生長(zhǎng)過(guò)程中的作用。利用XRD，SEM，TEM，HRTEM和DRS，PL，γ譜儀等表征手

3、段對(duì)Bi2WO6晶體的組成、形貌、禁帶寬度、發(fā)光強(qiáng)度以及γ射線防護(hù)性能等進(jìn)行了詳細(xì)的表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在不添加任何表面活性劑和分散劑的情況下，不同的工藝條件對(duì)Bi2WO6納米結(jié)構(gòu)有較大的影響。當(dāng)pH值高于9.5時(shí)，制得的樣品為的Bi2WO6和Bi7.89W0.11O12.16混合相；pH處于7.5～9.5，得到純相的Bi2WO6。且隨著pH值或溫度升高，樣品的結(jié)晶度提高，（131）和（002）晶面有明顯的擇優(yōu)生長(zhǎng)趨勢(shì)，發(fā)光強(qiáng)度也隨之增

4、長(zhǎng)。所有樣品中，前驅(qū)體溶液的pH=7.5，反應(yīng)溫度為220℃，選擇乙二醇作為溶劑的條件下合成的完整納米片狀Bi2WO6粉體對(duì)86.5KeV的γ射線屏蔽率最佳，高達(dá)69.51％，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于課題組之前合成的填充量為30%的PbWO4橡膠復(fù)合材料以及微米級(jí)蜂窩球狀Bi2WO6橡膠復(fù)合材料的屏蔽率。
　　以Ce(NO3)3·6H2O為Ce源，采用溶劑熱法制備了Ce摻雜的Bi2WO6納米粉體。Ce替代Bi3+進(jìn)入Bi2WO6晶格，影響了B

5、i2WO6納米晶的微觀結(jié)構(gòu)及性能。結(jié)果表明，隨摻雜量增加，Bi2WO6晶體內(nèi)部及表面缺陷增多，結(jié)晶度逐漸降低，摻雜量達(dá)20%時(shí)只有（131）和（002）兩個(gè)晶面微弱的衍射峰。稀土離子添加抑制了晶面的生長(zhǎng)速率導(dǎo)致納米片結(jié)構(gòu)消失，逐步瓦解成納米顆粒，高倍透射電鏡圖證實(shí)摻雜后樣品的晶面間距減小。XPS顯示摻雜后Ce4+，Ce3+同時(shí)存在于樣品中，Bi4f價(jià)帶能量提高了5.34eV。γ射線防護(hù)測(cè)試表明，Ce的摻雜量為5%mol時(shí)，對(duì)105.3K