纳米钨酸铋可控合成及其NR复合材料γ-ray屏蔽性能研究.pdf

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1、纳米钨酸铋可控合成及其NR复合材料γ-ray屏蔽性能研究2012刘栋梁硕士化学周元林教授ClassifiedIndex:O743+.53U.D.C:540SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisControllableSynthesisofBismuthTungstateNanocrystalandItsγ-rayShieldingPropertiesofNRCompositesGrade:2012Candidate:DongliangLIU

2、AcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:ChemistrySupervisor:Prof.YuanlinZHOUApr.3,2015独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名:少抵条曰期：p.夕.

3、2Y关于论文使用和授权的说明本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要γ-ray已广泛存在于核设施、航空航天，放射医学等领域，波长短，能量大，对人体有着严重的危害，因而，对γ-ray的防护逐渐受到重视。传统的防护材料，如含铅板材、玻璃等拥有较高的迁移率，笨重，且屏蔽率也较低，已不能满足人们的需要，

4、因此急需研发具有低毒轻质高效的γ-ray防护材料。铋和钨是低毒，易加工的重金属元素，在射线防护方面有着广泛的应用。基于单一的重元素对射线的吸收都有薄弱的区域，本文同时研究了含铋和钨两种元素的纳米氧化物和盐与天然橡胶复合，制备出优秀的力学性能和γ-ray屏蔽性能的橡胶基复合材料。以相同质量分数（30%）而不同比例的WO3和Bi2O3纳米粒子分别填充至天然橡胶（NR）并制备出各自的复合材料。结果表明，经GQA改性球磨后的WO3和Bi2O3粒子尺寸达到纳米级，并在其表面嫁接上有机活性官能团；与纯NR材料相比，复合材料的拉伸强

5、度均提升两倍以上；当WO3和Bi2O3纳米粒子质量比为15:15时，复合材料的γ-ray的屏蔽率由各自单独填充时的8.3%和9.2%提高至12%。WO3和Bi2O3纳米粒子量子效应、表面效应以及在NR基体中的均匀分散是协同增强复合材料对γ-ray防护性能以及力学性能的关键。采用水热法合成出Bi2WO6纳米粒子并在球磨作用下得到粒径相近的WO3和Bi2O3粒子，分别以总质量分数为30%填充至天然橡胶（NR）中，制备出NR/Bi2WO6、NR/WO3以及NR/Bi2O3复合材料。结果表明，三种复合材料的拉伸强度是未填充粒子

6、的纯NR的两倍以上。NR/Bi2WO6复合材料的γ-ray屏蔽率达到13.6%，远高于NR/WO3的7.4%以及NR/Bi2O3的9.2%。与WO3和Bi2O3相比，Bi2WO6纳米粒子独特的离子层间成键，增加了吸收原子的核外电子云重叠程度，以及边界互补效应是其增强复合材料γ-ray防护性能的关键。在柠檬酸、STAB、硫脲、乙二胺四种表面活性剂修饰下，采用水热法合成出四种形貌的Bi2WO6片层纳米晶，探究了Bi2WO6片层形貌与其光致发光性能之间的关系。结果表明：阳离子表面西南科技大学硕士研究生学位论文第II页活性剂乙

7、二胺和硫脲有利于形成规整排列的Bi2WO6片层纳米晶，其具备较大的BET而有利于光之发光强度的提高；而阴离子表面活性剂柠檬酸与STAB不易促进规整排列的Bi2WO6片层纳米晶形貌的形成，从而抑制了光致发光性能的改善。通过控制前驱体中CH3CH2OH与H2O的体积比，采用溶剂热法得到不同形貌的Bi2WO6纳米片，探讨了Bi2WO6形貌与光致发光性能之间的关系。Bi2WO6的结晶度、纳米片的棱长以及片层间距随醇水比增大而逐渐提高，当醇水比为1:1时，Bi2WO6纳米片的棱长、片层间距和比表面积（BET）最大，表现出优异的光

8、致发光性能；而在醇水比大于1:1时，纳米片的棱长、片层间距和BET随之降低，光致发光性能继而减弱。以上表明醇水比为1:1时，复配CH3CH2OH与H2O协同修饰Bi2WO6纳米片形貌的效果最佳，BET最大，从而促进其光致发光性能的改善。采用凝胶-烧结法，通过控制烧结温度，制备出不同粒径的Bi2WO6纳米粒子。探讨了Bi2WO6纳米