稀土倍半氧化物纳米颗粒增强聚合物复合材料用于γ射线屏蔽的性能研究

《Radiation Physics and Chemistry》：Rare Earth Sesquioxide (Y 2O 3, La 2O 3, Lu 2O 3) Nanoparticles Embedded Polymer Nanocomposites for Gamma Radiation Shielding

本文综述了将稀土倍半氧化物（Y2O3, La2O3, Lu2O3）纳米颗粒嵌入聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和环氧树脂（Epoxy Resin）中，制备低密度、无铅的γ辐射屏蔽纳米复合材料。研究通过WinXCOM软件计算和窄束透射实验（NaI(Tl)闪烁探测器）验证了材料在0.001-100,000 MeV能区的屏蔽参数（如线性衰减系数、半值层等），结果表明含10% Lu2O3的复合材料性能最优，为新型防护材料开发提供了重要参考。

　　

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INTRODUCTION

电离辐射是一种由原子释放的能量，形式为电磁波（γ射线或X射线）或粒子（中子、β粒子、α粒子等）。虽然辐射在医学、核能、工业和空间技术中有关键应用，但意外或长时间暴露可能导致严重的生物损伤，包括致癌、细胞突变和器官衰竭。为了降低这些风险，减少散射辐射剂量的三个基本原则至关重要：尽量减少暴露时间、

Synthesis of Y₂O₃, Lu₂O₃, La₂O₃ Nanoparticles

纳米尺寸的Y₂O₃、Lu₂O₃和La₂O₃倍半氧化物是采用热分解法合成的。该方法基于海藻酸盐凝胶的热分解。在此过程中，使用纯度不低于99.9%的六水合硝酸钇Y(NO₃)₃?6H₂O（Sigma Aldrich）、水合硝酸镥Lu(NO₃)₃?H₂O（Sigma Aldrich）、六水合硝酸镧La(NO₃)₃?6H₂O（Chemsolute）作为起始试剂，以及低粘度（250 cps 2%溶液）分析级海藻酸钠盐。

RESULTS and DISCUSSIONS

通过热分解法成功合成了Y₂O₃、Lu₂O₃和La₂O₃倍半氧化物纳米晶体。合成后，纳米颗粒分别以3%、5%和10%的重量百分比加入PMMA和环氧树脂中，并按合成原样使用，未进行任何热处理。然而，由于在合成La₂O₃的过程中形成了La₂O₂CO₃（氧碳酸镧，一种中间相，下文将详述），该样品进行了热处理。

CONCLUSION

在本研究中，利用热降解技术成功合成了Y₂O₃、La₂O₃、Lu₂O₃纳米结构。通过X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）测量确认了合成纳米颗粒的结构特征，并确定合成材料为纳米尺度（约10 - 50纳米）。随后，将合成并经结构表征的纳米结构以3-10 wt%的比例嵌入环氧树脂和PMMA聚合物基质中。之后，再次拍摄TEM图像以验证...