[發明專利]用作射線屏蔽材料的含硼鈣鈦礦材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201611208445.4
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106632454A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 趙曉沖;楊盼;楊麗軍;郝亞偉
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院材料研究所
• 主分類號: C07F7/24
• 分類號: C07F7/24;G21F1/10
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙)51239
• 代理人: 王育信

技術領域

本發明涉及輻射屏蔽技術領域，具體涉及的是一種用作射線屏蔽材料的含硼鈣鈦礦材料及其制備方法。

背景技術

鈣鈦礦結構材料憑借其可調的禁帶寬度、高載流子遷移率、良好的兩極電荷傳輸特性、長激子擴散長度以及簡單的制備工藝，使得其在諸如太陽能電池、光屏蔽器等電子器件領域被廣泛地研究和應用。而B元素由于吸收截面高、俘獲能譜寬且資源豐富價格低，因而核工業普遍采用含B鐵基材料作為高能射線屏蔽材料。目前，國內外對含硼鋼的制備及屏蔽性能進行了廣泛的研究，保證優良熱中子屏蔽性同時，兼顧良好機械加工性和低成本。

因此，如何將B元素以某種形式均勻的摻雜如入鈣鈦礦結構材料中，利用鈣鈦礦的可調的禁帶寬度、高載流子遷移率、長激子擴散長度，設計制備出基于含硼的鈣鈦礦結構的新型復合屏蔽材料，顯得尤為重要。

發明內容

本發明提供了一種用作射線屏蔽材料的含硼鈣鈦礦材料及其制備方法，可以有效的提高MAPbX₃的對X/γ射線的輻射屏蔽效果。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

用作射線屏蔽材料的含硼鈣鈦礦材料，該鈣鈦礦材料的化學式為(A1)_x(A2)_1-x(B1)_y(B2)_1-y(X1)_z(X2)_3-z，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤3，A1、A2均為有機或無機陽離子，B1、B2均為二價金屬陽離子，X1為不含硼的有機或無機陰離子，X2為含硼的無機陰離子，且x=0時，y=0。

作為優選，所述A1和A2均為環氧樹脂、甲胺、甲脒、鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈹、鎂、鈣、鍶、鋇中的任意一種。

作為優選，所述B1和B2均為鉛、錫、銅、鍺中的任意一種。

作為優選，所述X1為I、Br、Cl、PF₆、SCN中的任意一種，X2為BF₄。

基于上述材料，本發明還提供了該含硼鈣鈦礦材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）在氬氣氣氛下，將甲胺的乙醇溶液與氟硼酸的水溶液按體積比為1∶1.6的比例于0℃以下的溫度下混合均勻，并于50℃以上的溫度下蒸發溶劑，得到氟硼酸甲胺粉末；

（2）將福硼酸甲胺粉末與碘化鉛按質量比為0.012∶0.604的比例一起溶解在有機溶劑中，得到含硼鈣礦材料的前驅體溶液；

（3）將前驅體溶液于80～120℃的溫度下干燥2～15h，得到鈣鈦礦材料。

作為優選，所述步驟（2）中，所述油機溶劑為甲醇、乙醇、異丙醇、叔丁醇、氯仿、乙烯二醇、二甲基乙酰胺、二甲亞砜、二芐醚、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺中的一種或多種。

作為優選，所述步驟（3）中，對前驅體溶液采用真空或氮氣保護氣氛的方式進行干燥。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

（1）本發明以ABX₃鈣鈦礦結構為基體，利用含硼的有機或者無機摻雜劑進行摻雜制備得到含硼鈣鈦礦材料（化學式為：(A1)_x(A2)_1-x(B1)_y(B2)_1-y(X1)_z(X2)_3-z），本發明通過合理的制備工藝設計，通過將硼化物作為吸收體摻入鈣鈦礦結構的MAPbI₃分子中，利用硼化物較小的離子半徑，提高其環境中穩定性，抑制MAPbI₃在含水氧氣氛中的分解，同時可以有效提高MAPbX₃的對X/γ射線的輻射屏蔽效果。并且，本發明還可以利用硼化物的吸收特性，提高復合材料的綜合屏蔽性能。

（2）本發明原料及設備成本低廉、原料來源廣泛，制備方便，可以全溶液加工處理，因此，本發明具有廣泛的應用前景。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步說明，本發明的方式包括但不僅限于以下實施例。