[發(fā)明專利]具有γ輻射屏蔽效果的高熵陶瓷材料的制備方法與應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010834110.3
• 申請(qǐng)日: 2020-08-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114075075A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江正明;楊帆;薛麗燕;王凱先;張陽(yáng);趙志鋼;謝美英;張雪松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門(mén)稀土材料研究所
• 主分類號(hào): C04B35/495
• 分類號(hào): C04B35/495;C04B35/622;C09K3/00;G21F1/06
• 代理公司: 北京知元同創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11535
• 代理人: 聶稻波

本發(fā)明提供的鎢酸基高熵陶瓷材料Sm_0.5Eu_0.5Gd_0.5Bi_0.5WO₆的制備方法，制備工藝簡(jiǎn)單，合成的粉體晶粒小且分布均勻，采用水熱合成法，流程簡(jiǎn)單而操作條件可控，易于產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用。得到的鎢酸基高熵陶瓷不但具有Bi₂WO₆陶瓷的低毒和輕質(zhì)特性，而且可有效提升材料對(duì)γ射線的屏蔽性能，同時(shí)在加工性、力學(xué)、光學(xué)和磁學(xué)等方面的應(yīng)用潛力也得到了提升，具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬γ輻射屏蔽材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Sm_0.5Eu_0.5Gd_0.5Bi_0.5WO₆高熵陶瓷材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

高熵陶瓷通常指由5種或5種以上陶瓷組元形成的固溶體，其具有非常優(yōu)異的高熵效應(yīng)及性能。2004年中國(guó)臺(tái)灣的葉均蔚教授提出了高熵合金的概念，2015年，美國(guó)北卡羅萊納州立大學(xué)的Rost、Maria和杜克大學(xué)的Curtarolo等報(bào)道了一種巖鹽結(jié)構(gòu)的熵穩(wěn)定氧化物陶瓷，高熵陶瓷的概念由此被提出。高熵陶瓷的特點(diǎn)可以概括為四點(diǎn)：(1)熱力學(xué)的高熵效應(yīng)；(2)結(jié)構(gòu)的晶格畸變效應(yīng)；(3)動(dòng)力學(xué)的遲滯擴(kuò)散效應(yīng)；(4)性能上的“雞尾酒”效應(yīng)。

高熵陶瓷目前主要研究對(duì)象包括氧化物、碳化物、硼化物、硅化物等，其中氧化物包括鈣鈦礦結(jié)構(gòu)、尖晶石結(jié)構(gòu)、螢石結(jié)構(gòu)等。目前為止高熵陶瓷的合成以高溫固相合成為主，濕化學(xué)和外延生長(zhǎng)方法也被采用。現(xiàn)有技術(shù)發(fā)表的關(guān)于高熵陶瓷的論文和專利文獻(xiàn)，主要關(guān)注點(diǎn)在于其合成方法、以及保溫、耐熱性能方面，其他方面的研究尚未得到太多關(guān)注，包括在高熵陶瓷在γ輻射屏蔽和中子屏蔽中的應(yīng)用等。

Bi₂WO₆作為典型的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)化合物，具有層狀結(jié)構(gòu)及其獨(dú)特的性質(zhì)。在光催化處理廢水、輻射防護(hù)以及光電等工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。金屬鎢酸鹽能夠增大晶體的共價(jià)性，并且鎢酸根離子能很好地提高稀土離子在晶體中溶解性的，所以鎢酸鹽就成為了稀土摻雜合適的基質(zhì)材料。稀土元素因其可覆蓋含Pb材料的“弱吸收區(qū)”和形成化合物時(shí)價(jià)電子覆蓋空間大等優(yōu)勢(shì)，常被視為屏蔽γ射線的優(yōu)選材料。因此，稀土摻雜的高熵鎢酸陶瓷在輻射防護(hù)領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。然而如何制備一種可屏蔽γ輻射的高熵鎢酸稀土陶瓷成為亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種鎢酸基高熵陶瓷材料Sm_0.5Eu_0.5Gd_0.5Bi_0.5WO₆。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，所述鎢酸基高熵陶瓷材料具有基本如圖3、圖4或圖5所示的XRD譜圖。

本發(fā)明還提供所述鎢酸基高熵陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將鎢酸鹽溶液加入到含有鉍鹽、釤鹽、銪鹽和釓鹽的溶液中，調(diào)節(jié)pH，攪拌得到懸濁液；

(2)將步驟(1)得到的懸濁液轉(zhuǎn)移到水熱反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)得到水熱反應(yīng)產(chǎn)物，后處理得到鎢酸基高熵陶瓷粉體；

(3)將步驟(2)得到的鎢酸基高熵陶瓷粉體于高溫條件下進(jìn)行燒結(jié)、保溫；

(4)將步驟(3)得到的燒結(jié)、保溫后的鎢酸基高熵陶瓷粉體壓塊，得到致密的坯體；

(5)將步驟(4)得到的坯體經(jīng)燒結(jié)、保溫后，可得所述鎢酸基高熵陶瓷材料。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，步驟(1)中所述鎢酸鹽可以為鎢酸鈉或鎢酸鉀；

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，步驟(1)中所述鉍鹽可以為其硝酸鹽、硫酸鹽、氯酸鹽或溴酸鹽及其水合物，例如硝酸鉍、五水硝酸鉍；