一种用于伽马射线屏蔽的铈掺杂钽酸钡的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于伽马射线屏蔽的铈掺杂钽酸钡的制备方法，采用水热法；将一定摩尔浓度的Ba(OH)2溶解在水溶液当中，混合均匀后磁力搅拌20‑60min，随后将Ta2O5粉体倾入上述混合溶液当中，持续搅拌之后加入铈源，继续搅拌60min后，将溶液移入反应釜，在200℃到300℃下水热反应2h‑48h，产物用去离子水及无水乙醇反复洗涤，在室温下自然干燥。本发明专利技术制备的Ce掺杂Ba5Ta4O15具有由二级片状晶体组成的多级结构，片状晶体厚度在10‑20nm，形貌规整，可重复性强，成本低，制备简便，可用于大规模生产；对γ射线的防护有很好的效果，同时在光催化、固体发光等领域也有着较高的应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机晶体材料
，尤其涉及一种用于伽马射线屏蔽的铈掺杂钽酸钡的制备方法。
技术介绍
掺杂是对无机晶体材料改性的最重要的方法之一，在锂离子电池的电极材料、光催化材料、磁性半导体材料以及光折变材料中，通过掺杂的方法提高材料的性能已经有了一定的报导。杂质离子进入晶格时的掺杂行为决定了掺杂晶体的结构，而杂质能级决定掺杂无机晶体的许多功能性质。钽酸钡Ba5Ta4O15是近年来研究多的一种无机功能材料，具有很好的光催化性能，但是由于钽酸钡Ba5Ta4O15禁带宽度较大，在可见光区域的激发受到限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于伽马射线屏蔽的铈掺杂钽酸钡的制备方法，旨在解决由于钽酸钡Ba5Ta4O15禁带宽度较大，在可见光区域的激发受到限制的问题。本专利技术是这样实现的，一种用于伽马射线屏蔽的铈掺杂钽酸钡的制备方法，所述用于伽马射线屏蔽的铈掺杂钽酸钡的制备方法包括以下步骤：将氢氧化钡置于烧杯中，以占反应釜70％—80％体积的去离子水为溶剂，在常温下搅拌至均质，将氧化钽粉末加入到上述溶液混合，继续搅拌20-60min，氢氧化钡和氧化钽的摩尔比为2:5-10；加入铈源，继续搅拌60min，将混合溶液放入反应釜中，在200℃-300℃下反应2h-48h后，用去离子水将产物进行洗涤过滤，在30℃-100℃下烘干，得到的产物即为最终产物。进一步，所述铈的摩尔数与铈和钡的总摩尔数为2％-16％。进一步，所述洗涤采用去离子水反复洗涤2-8次。进一步，所述铈源为硝酸铈或氧化铈。本专利技术的另一目的在于提供一种光催化应用，包含所述用于伽马射线屏蔽的铈掺杂钽酸钡的制备方法制备的用于伽马射线屏蔽的铈掺杂钽酸钡。本专利技术的另一目的在于提供一种固体发光应用，包含所述用于伽马射线屏蔽的铈掺杂钽酸钡的制备方法制备的用于伽马射线屏蔽的铈掺杂钽酸钡。本专利技术提供的用于伽马射线屏蔽的铈掺杂钽酸钡的制备方法，通过水热法，合成Ce掺杂的Ba5Ta4O15，并将其作为功能添加剂加入到三元乙丙橡胶(EPDM)制备出了辐射防护复合材料，并测试了材料对γ射线的屏蔽性能。本专利技术通过对Ba5Ta4O15进行稀土元素Ce的掺杂，使其禁带宽度减小；另外Ba5Ta4O15可以作为一种辐射防护材料，相对于常见的铅基材料，Ba5Ta4O15具有无毒无害的优点，而稀土元素铈Ce有助于进一步促进Ba5Ta4O15对高能辐射线的吸收。与现有技术相比，本专利技术具有如下的优点：1、本专利技术利用物料比、温度、时间等条件系统地研究了所制备Ce掺杂Ba5Ta4O15无机粉体的性能。本专利技术中制备的Ce掺杂Ba5Ta4O15无机粉体比未掺杂的样品在漫反射，荧光，γ射线性能方面有明显变化。2、本专利技术工艺简单，反应物均为基本的无机物，原料获得十分便利，产物的处理比较方便，可以通过放大进行工业化规模生产。3、本专利技术在制备过程中所选用的试剂均为无毒性，较为环保。4、相比固相反应的方法条件温和，在低温下即能控制产物合成，具有良好的重复性。5、本专利技术的产物的尺寸在100-200nm，成分单一，不含杂质，此方法操作简单，成本低，条件温和，工序简单，易于生产化。附图说明图1是本专利技术实施例提供的用于伽马射线屏蔽的铈掺杂钽酸钡的制备方法流程图。图2是本专利技术实施例提供的实施例1中的X射线粉末衍射(XRD)图谱。图3是本专利技术实施例提供的实施例1中产物的扫描电子显微镜(SEM)图。图4是本专利技术实施例提供的实施例1中产物的漫反射图。图5是本专利技术实施例提供的实施例1中产物的X射线光电子能谱(XPS)图。图6是本专利技术实施例提供的实施例1中产物的荧光光谱图。图7是本专利技术实施例提供的实施例2中产物橡胶复合材料的γ射线屏蔽性能曲线。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定于本专利技术。下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。如图1所示，本专利技术实施例的用于伽马射线屏蔽的铈掺杂钽酸钡的制备方法包括以下步骤：S101：将一定量的氢氧化钡置于烧杯中，以去离子水为溶剂，在常温下搅拌至均质，将氧化钽粉末加入到上述溶液混合，继续搅拌20-60min，氢氧化钡和氧化钽的摩尔比为2:5-10；S102：加入硝酸铈Ce(NO3)3，继续搅拌60min，将混合溶液放入反应釜中，在200℃-300℃下反应2h-48h后，用去离子水将产物进行洗涤过滤，在30℃-100℃下烘干，得到的产物即为最终产物。所述铈源为硝酸铈或氧化铈；(Ce(NO3)3或(CeO2)。本专利技术中，氢氧化钡和氧化钽的摩尔比为2:5-10。本专利技术中，铈的摩尔数与铈和钡的总摩尔数位2％-16％。本专利技术中，洗涤采用去离子水反复洗涤2-8次。本专利技术中，通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)及荧光发射光谱(PL)、3“x3”NaIγ谱仪系统(北京防化研究院提供)，其放射源为电源241Am，能量为59.5keV，所用探测器为NaI(TI)，对产物的结构和性质进行了表征。下面结合具体实施例对本专利技术的应用原理作进一步的描述。实施例1将氢氧化钡置于烧杯中，以去离子水为溶剂，在常温下搅拌至均质，将氧化钽粉末加入到上述溶液混合，继续搅拌20-60min，最后加入硝酸铈Ce(NO3)3，继续搅拌60min，将混合溶液放入反应釜中，在200℃-300℃下反应2h-48h后，用去离子水将产物进行洗涤过滤，在30℃-100℃下烘干，得到的产物即为最终产物，其中：氢氧化钡和氧化钽的摩尔比为2:5-10。铈的摩尔数与铈和钡的总摩尔数位2％-16％。分别用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、漫反射及荧光发射光谱(PL)对产物的结构和性质进行表征，从图2可见XRD结果表明产物纯净(与JCPDS卡片一致)。图3中可见SEM结果表明产物为由片状晶体组成的多级复合结构。从图4中可见漫反射结果表明，随着铈离子掺杂量的增加，吸收边发生红移。从图5中可见XPS结果表明，掺杂后出现Ce离子峰位。从图6可见荧光结果表明，250nm光激发下，随着铈离子掺杂，荧光光谱逐渐变弱。实施例2采用两辊开炼机对EPD和Ce掺杂Ba5Ta4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于伽马射线屏蔽的铈掺杂钽酸钡的水热合成制备方法，其特征在于，所述用于伽马射线屏蔽的铈掺杂钽酸钡的制备方法包括以下步骤：将氢氧化钡置于烧杯中，以占反应釜70％—80％体积的去离子水为溶剂，在常温下搅拌至均质，将氧化钽粉末加入到上述溶液混合，继续搅拌20‑60min，氢氧化钡和氧化钽的摩尔比为2:5‑10；加入铈源，继续搅拌60min，将混合溶液放入反应釜中，在200℃‑300℃下反应2h‑48h后，用去离子水将产物进行洗涤过滤，在30℃‑100℃下烘干，得到的产物即为最终产物。

【技术特征摘要】
1.一种用于伽马射线屏蔽的铈掺杂钽酸钡的水热合成制备方法，其特征在
于，所述用于伽马射线屏蔽的铈掺杂钽酸钡的制备方法包括以下步骤：
将氢氧化钡置于烧杯中，以占反应釜70％—80％体积的去离子水为溶剂，在
常温下搅拌至均质，将氧化钽粉末加入到上述溶液混合，继续搅拌20-60min，
氢氧化钡和氧化钽的摩尔比为2:5-10；
加入铈源，继续搅拌60min，将混合溶液放入反应釜中，在200℃-300℃下
反应2h-48h后，用去离子水将产物进行洗涤过滤，在30℃-100℃下烘干，得到
的产物即为最终产物。
2.如权利要求1所述的用于伽马射线屏蔽的铈掺杂钽酸钡的制备方法，其
特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：周元林，贾夏冰，郑剑，李银涛，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51