一种六方晶钨青铜纳米短棒粒子的制备(1/2)

一种利用钨酸盐为原料制备MxWO3钨青铜纳米短棒粒子的方法,,其中,M可为锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)或氨(NH4),属于纳米技术和节能环保领域,适用于制备玻璃透明隔热涂料及隔热、发热复合物,如隔热薄膜、隔热窗帘、太阳能集热器、太阳能热水器涂层、发热纤维、隔热保温板、光热治疗等等。
 
一种六方晶钨青铜纳米短棒粒子的制备方法,包括以下步骤: 
通过树脂交换-溶胶凝胶法或快速酸化法制备固态胶状钨酸;其中: 所述树脂交换-溶胶凝胶法包括如下步骤: 1.将钨酸盐溶解到水中获得浓度在0.1〜2mol/L的钨酸盐溶液; 2.利用阳离子交换树脂将钨酸盐溶液转化为钨酸溶液; 3.将所得的钨酸溶液在0〜100°C下静置陈化0.01〜48h使之凝胶,得到固态胶状钨酸; 所述快速酸化法包括如下步骤: 1.将钨酸盐溶解到水中获得浓度在0.01〜5mol/L的钨酸盐溶液;2.在搅拌条件下将过量的酸性溶液快速加入到钨酸盐溶液中,使其PH < 1;所述的酸性溶液为乳酸、酒石酸、冰醋酸、草酸、盐酸、硫酸、硝酸、柠檬酸中的一种或其混合溶液,浓度在0.1〜18.4mol/L;3.持续搅拌生成絮胶状钨酸悬浮物后进行抽滤得到固态胶状钨酸; 所述的钨酸盐为:钨酸钠、钨酸钾、钨酸锂、钨酸铯、钨酸钙、钨酸铋、钨酸银、钨酸镁和钨酸锌、偏钨酸铵、正钨酸铵、仲钨酸铵、碱金属钨酸盐中的一种或其混合物。 

六方晶钨青铜纳米短棒粒子
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钨合金屏蔽件在辐射不育技术中的应用

钨合金屏蔽件辐射不育技术是五十年代逐步发展起来的一项新技术,是生物防治技术中最新趋向之一。 其是利用辐射源照射害虫,使得害虫体内产生显性致死突变(即染色体断裂),导致核分裂反常,从而产生不育且有交配竞争能力的害虫。而后因地制宜地将大量不育雄性昆虫投放到该害虫品种的野外种群中去,使得野外害虫所产的卵不能被孵化,或即使能被孵化也会因胚胎发育不良而导致死亡,最终达到彻底根除该种害虫的目的。辐射不育技术的辐射源主要有α射线、β射线、γ射线、中子,其优点是专一性强、防效持久,可避免由于应用杀虫剂防止害虫而产生的抗药性。

辐射不育所使用的辐射源属于电离辐射,具有电离作用,会对人体造成一定危害。当人体受到这些辐射照射时,会出现头晕、乏力、头痛、记忆减退、视力下降、睡眠障碍等症状,且辐射会影响人的生殖系统、循环系统、免疫系统、代谢系统、心血管系统,导致儿童智力残缺、癌症、白血病等疾病。因此,在使用辐射不育技术对害虫进行防治时,应注意进行辐射屏蔽防护,以避免辐射危害人体健康。

钨合金屏蔽件可用于屏蔽辐射不育技术使用过程中产生的辐射。研究表明,辐射屏蔽材料的密度与其辐射屏蔽能力密切相关,更高的密度意味着更好的辐射屏蔽和辐射吸收能力。相比于其它辐射屏蔽材料(如铅),钨合金材料具有更高的密度,因此钨合金屏蔽件能表现出更好的辐射屏蔽能力。且钨合金屏蔽件具有很强的γ射线直线衰减能力,这意味着在同等屏蔽能力下,钨合金屏蔽件的体积更小且更薄。

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三氧化钨纳米线

近年来,一维纳米材料( 如纳米线、纳米棒、纳米管、纳米带等) 由于其自身所表现的特殊效应,越来越受到人们的关注。三氧化钨是一种独特的N 型半导体材料,也是少数几种易于实现量子尺寸效应的氧化物半导体之一,在光催化、电致变色、光致变色、气致变色等方面表现出良好的特性,广泛应用于化学传感器、燃料电池、光电器件等领域。

三氧化钨具有正交、单斜、立方、六方等晶型结构,其中,六方相三氧化钨因其具有特殊的六方通道而备受关注。很多金属离子可嵌入到此六方通道中,从而形成六方相钨青铜MxWO3( M = Li +、Na +、K + 等) ,在负极材料和可充电锂离子电池中表现出巨大的应用前景。然而六方相三氧化钨纳米材料应用于光催化降解有机物的报道却还很少见,尤其是对于六方相三氧化钨纳米线。

氧化钨纳米线电镜照片

以钨酸钠和盐酸为原料,以草酸钾和硫酸钾分别作为添加剂,利用水热法可以合成六方相三氧化钨纳米线。

原料:Na2WO4·2H2O、浓盐酸、草酸钾、硫酸钾、无水乙醇均为分析纯;去离子水:自制。

制备方法:

(1)称取3.68 g Na2WO4·2H2O,溶于20 ml 去离子水中,搅拌下缓慢滴加3 mol HCl 至溶液pH≈1;
(2)继续搅拌至淡黄色沉淀不再生成。加入适量添加剂( K2C2O4或K2SO4),继续搅拌30 min。
(3)将溶液转移至100 ml带聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中,补加去离子水至反应釜容积的3 /4,密封后在150 ℃下反应12 h。
(4)自然冷却至室温,分别用去离子水和无水乙醇进行多次离心洗涤,60 ℃干燥,得到最终产物。

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核技术与钨合金屏蔽件

钨合金屏蔽件核技术是指以核反应、核性质、核效应和核谱学为基础,以辐射源、核辐射探测器、加速器和反应堆为工具的现代高新技术,是当代最新的尖端技术和社会现代化的标志之一。核技术是早期诊断某些癌症、冠心病和脑功能障碍的重要手段。其灵敏度、选择性、特异性、抗干扰性、穿透性等都很高,因而被广泛应用于国民经济各个领域以及医疗保健、食品保藏、农业、工业和水文学等各个方面。核技术可分为军用核技术、核动力和民用核技术,其中民用核技术最为活跃,放射性药物、辐射加工技术、核诊断技术、核仪表、核分析技术等都属于民用核技术。

核技术在带来各种便捷的同时,也带来了核辐射。关于核辐射的长期效应,原子能委员会遗传学家詹姆斯•奈尔及其同事们通过研究表明,在核辐射中幸存的人患癌症及其它疾病的几率比普通人更高。事实上,在广岛和长崎核爆炸后,许多幸存者罹患了甲状腺癌、肺癌、乳腺癌、白血病以及其它癌症,还有一些人出现精神异常。而许多孕妇在受到辐射后,胎儿患有先天性白血病,有个例子表明在核爆炸两天后出生的孩子18岁时死于白血病。而那些受到核辐射后怀孕的母亲,产下的婴儿也更容易畸形或患上各种疾病。

钨合金屏蔽件可有效屏蔽核技术使用过程中产生的核辐射,避免其对人体造成危害。由于钨合金结合了高密度性、高机械加工性、良好的耐腐蚀性以及高辐射吸收能力和高强度,钨合金是辐射屏蔽件的最佳原材料。即使减小屏蔽件的体积和厚度,钨合金屏蔽件的辐射屏蔽能力依然和铅相当。此外,相比铅和贫化铀材料,钨合金无毒无污染,因而更环保。

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三氧化钨纳米管

当一些材料的粒子尺寸达到纳米级时(1~100nm)可表现出许多特殊的效应,因而在信息功能材料、催化、磁性材料等方面具有广阔的应用领域。其中,氧化钨具有多种晶体结构,同时存在大量非化学计量数的亚氧化物形态,具有多功能的宽带隙半导体材料。WO3因具有独特的电学、光学结构性能、磁学和缺陷性质而备受关注,被广泛应用到气敏、光催化、气致变色、电致变色、光致变色和太阳能电池等各个方面。此外,温度诱导结构相变所产生的体积、电阻和颜色的巨大变化引起了人们很大的兴趣,其特殊结构方面的研究也成为目前人们广泛研究的焦点。

传统的制备纳米管的方法往往需要额外的涂覆和刻蚀工艺,所得纳米管的质量也完全依赖于对加工步骤的控制。而使用同轴静电纺丝技术能直接制备中空纳米纤维,使工序得到简化。其制备原理一般是将易溶解或易挥发的物质(如矿物油、甲基硅油等作为芯层,以高聚物溶液为壳层),同轴电纺后再以溶解或加热的方式除去芯层即可得到中空纳米管。

氧化钨纳米管电镜照片

原料:聚乙烯醇(PVA);偏钨酸铵;无水乙醇;铝箔(20um);去离子水。

步骤:

(1)称取一定量PVA溶于一定的去离子水中,在恒温水溶锅中80℃搅拌4h溶解配成15%的PVA溶液,配置好的15%PVA溶液60ml中加入24ml酒精和6g50%(质量体积比)偏钨酸铵溶液。
(2)另将配制15%的PVA溶液用去离子水稀释至10%作为内管溶液。内外管溶液分别注入注射器中,在注射泵的推动下流入静电纺丝同轴针头。
(3)在电压9~15kV,离铝箔接收距离10~12cm的情况下连续纺丝,将所得到的复合纤维膜在恒温箱里60℃下烘12小时后,放入马沸炉中以10℃/min的速率升到600℃保温4小时,并随炉冷却,得到WO3纳米管。

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