本文選題：硼酸鉍 + 溶膠凝膠法�。� 參考：《西南科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：近年來,隨著核能和核技術(shù)的迅猛發(fā)展,人類越來越頻繁活動于各類射線的環(huán)境中。面對有較強(qiáng)穿透能力的中子和γ射線給人體帶來的傷害,傳統(tǒng)的輻射防護(hù)材料已經(jīng)無法完全滿足屏蔽的具體需求。因此,為了迎接進(jìn)一步的挑戰(zhàn),研發(fā)對中子和γ射線屏蔽效果好且力學(xué)性能優(yōu)良的新型輻射防護(hù)材料已經(jīng)成為材料研發(fā)的主要方面。本文以Bi_2(NO_3)_(3.5)H)2O和H)3BO)3作為原料,通過溶膠凝膠法成功制備出硼酸鉍晶體,并通過調(diào)節(jié)反應(yīng)條件,制備了不同形貌的硼酸鉍納米結(jié)構(gòu)。研究表明,Bi/B摩爾比對產(chǎn)物物相有很大影響,當(dāng)n(Bi):n(B)=1:2時(shí),產(chǎn)物為六方晶系的Bi_6B_(10)O_(24)晶體。燒結(jié)溫度和時(shí)間對硼酸鉍形貌有一定影響,并得出當(dāng)在530℃下燒結(jié)5 h時(shí)可以得到厚度為十幾納米的硼酸鉍片狀結(jié)構(gòu),當(dāng)燒結(jié)溫度為600℃,時(shí)間為3 h時(shí)可以得到分散性較好,尺寸為100~300 nm的硼酸鉍納米顆粒。初步探究了不同形貌的硼酸鉍納米結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制,并發(fā)現(xiàn)助劑檸檬酸和EDTA在硼酸鉍納米結(jié)構(gòu)的形成和形貌的控制方面均起到了重要作用。通過γ譜儀對制備得到的硼酸鉍納米粉體進(jìn)行γ射線屏蔽性能測試,并運(yùn)用蒙特卡羅(MCNP5)程序?qū)ζ錈嶂凶拥钠帘涡阅苓M(jìn)行模擬后發(fā)現(xiàn),硼酸鉍納米粒子對中子和γ射線的屏蔽性能均隨著粉體含量的增大而增大;并且當(dāng)粉體含量相同時(shí),對γ射線的質(zhì)量衰減系數(shù)隨著射線能量的增大而降低,同時(shí)由于鉍弱吸收區(qū)的存在,材料在105.3 keV處表現(xiàn)出最高的屏蔽性能。另外,不同形貌的硼酸鉍納米粉體對熱中子和γ射線的屏蔽性能均要高于Bi2O3和B2O3混合物的屏蔽性能,并且片狀結(jié)構(gòu)的硼酸鉍與顆粒狀硼酸鉍相比對γ射線表現(xiàn)出更好的屏蔽性能,但是二者對熱中子的吸收性能差異甚微,表明材料對中子和γ射線的屏蔽性不僅與材料密度有關(guān),還與粒子尺寸和形貌有關(guān),將填料粒子納米化,并提高粒子形貌的規(guī)整度后有利于材料對中子和γ射線的屏蔽性能的提高。
[Abstract]:In recent years, with the rapid development of nuclear energy and technology, human beings are more and more frequent activities in various types of radiation environment. In the face of neutron and gamma ray has a strong ability to penetrate to the harm of radiation protection materials, the traditional has been unable to fully meet the specific needs of shielding. Therefore, in order to meet the challenges of further research. The neutron and gamma ray shielding effect is good and the new radiation protection material with excellent mechanical properties and has become the main aspect of material development. Based on the Bi_2 (NO_3) _ (3.5)) H 2O and H 3BO) 3) as raw materials by the sol-gel method successfully prepared bismuth borate crystal, and by adjusting the reaction conditions boric acid, bismuth nanostructures with different morphologies were prepared. The results show that the molar ratio of Bi/B phase has a great influence on the product, when n (Bi): n (B) =1:2, is the product of the six party system of Bi_6B_ (10) O_ (24) crystal. The sintering temperature and time on boron Have a certain effect of bismuth morphology, obtained when sintering at 530 DEG C for 5 h from bismuth borate sheet structure thickness is 10 nm, when sintering temperature is 600 DEG C, time of 3 h can be obtained with good dispersion, size of bismuth borate nano particles 100~300 nm. A preliminary study of the formation mechanism of boric acid bismuth nanostructures with different morphologies, and found that the additives of citric acid and EDTA control on the formation and morphology of bismuth borate nano structure has played an important role. The gamma ray shielding performance test by gamma spectrometry bismuth borate nano powder was prepared by using Monte Carlo (MCNP5), and the shielding performance of program the thermal neutron simulation found that the shielding properties of bismuth borate nanoparticles on the neutron and gamma ray were increase with the powder content; and when the powder content is the same, the quality of gamma ray attenuation coefficient with With the increase of the X-ray energy decreases at the same time, due to the existence of weak absorption of bismuth, exhibits the highest shielding performance at 105.3 keV. In addition, shielding shielding properties of bismuth borate nano powders with different morphologies of thermal neutrons and gamma rays were higher than that of Bi2O3 and B2O3 mixture, and bismuth borate flake the structure and the granular bismuth borate compared to gamma ray shielding showed better performance, but the two of the thermal neutron absorption properties showed little difference, shielding materials for neutron and gamma ray is not only related to the density of the material, is also related to the particle size and morphology, the nano filler particles, and improve particle morphology the regularity is conducive to shielding materials for neutron and gamma ray enhancement.

【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ135.32;TB383.1

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本文編號：1744733