核用纳米功能材料的辐照制备及性能研究

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1、中图分类号：TL77；TL942论文编号：102870618-SZ066学科分类号：082701硕士学位论文核用纳米功能材料的辐照制备及性能研究研究生姓名张政专业类别工程硕士专业领域核能与核技术工程指导教师常树全副教授南京航空航天大学研究生院材料科学与技术学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMaterialScienceandTechnologyStudyonradiationpreparationandth

2、eirpropertiesoffunctionalnanomaterialsfornuclearapplicationAThesisinNuclearEnergyandNuclearTechnologyEngineeringByZhengzhangAdvisedbyProfessorShuquanChangSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018南京航空航天大学全日制专业学位硕士学位论文承诺书本

3、人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）I南京航空航天大学全日制专业学位硕士学位论文摘要随着核电产业的快速发展和核技术的推广应用，人们对核与辐射安全越来越重视。核设施正常运行或

4、事故工况下会产生大量放射性废物对环境造成污染，也会产生各种辐射对工作人员和公众造成威胁。有效控制放射性废物污染和降低射线危害是辐射防护领域的重要课题。本论文以放射性污染控制和辐射屏蔽为应用背景，采用辐照技术制备了多种纳米功能材料并研究了其对放射性离子的吸附性能和辐射防护效果。主要研究工作和结果如下：(1)采用γ射线辐照法原位制备了Fe3O4纳米粒子修饰的磁性石墨烯。采用SEM、TEM、XRD、FT-IR、VSM等对样品的形貌、结构和磁学性能进行了测试分析。结果显示，Fe3O4纳米粒子均匀地分散在石墨烯表面，具有良好的磁性，可以用磁

5、铁实现快速分离和收集。与NaBH4化学还原法制备磁性石墨烯进行了对比分析，原位辐照法制备的磁性石墨烯上Fe3O4粒径大小和空间分布更均匀。(2)采用γ射线辐照法在磁性石墨烯上原位制备了普鲁士蓝纳米粒子，得到了磁性普鲁士蓝石墨烯复合材料(MPBGO）。采用TEM、XRD、FT-IR、VSM等对样品的形貌、结构和磁学性能进行了分析表征，并研究了样品对铯离子的吸附性能和机理。结果表明，普鲁士蓝/Fe3O4纳米粒子均匀地分散在石墨烯表面，未出现严重团聚现象。MPBGO复合材料具有良好的磁性。MPBGO复合材料对Cs＋具有良好的吸附能力，最

6、大吸附量为180mg·g-1，去除率可达到96%（Cs＋起始浓度为50mg·L-1）。吸附Cs＋后，在外加磁场下可以实现快速分离和收集。采用Freundlich模型对吸附性能进行了拟合分析，初步探讨了其吸附机理。(3)采用γ射线辐照法在Fe3O4纳米粒子表面原位制备了普鲁士蓝，获得了普鲁士蓝包覆的Fe3O4复合纳米粒子（磁性普鲁士蓝，MPB）。采用TEM、XRD、FT-IR、VSM等对样品的形貌、结构和磁学性能进行了分析表征，并研究了样品对铯离子的吸附性能和机理。结果显示，MPB纳米粒子尺寸为100nm到150nm，具有核壳结构，

7、在溶液中分散良好，具有较强的磁性。MPB可以快速吸附Cs＋，最大吸附量为259.9mg·g-1，去除率可达到90%以上。(4)采用电子束辐照法制备了纳米氧化铅和稀土元素改性的有机硅橡胶复合材料，对其辐照前后的机械性能（拉伸强度、断裂伸展率、硬度）进行了测试，探究出该复合材料的最佳改性剂量是在100kGy。同时也采用了不同放射源（Am-241、Co-60、Cs-137、Pu-238以及中子源）对其辐射屏蔽性能进行了测试分析。通过对元素配比和辐照剂量进行优化分析，结果表明，该改性硅橡胶复合材料具有良好的机械性能和辐射屏蔽性能，在辐射防

8、护领域具有潜在应用。关键词：辐照制备，纳米功能材料，放射性废水，辐射防护，复合材料II南京航空航天大学全日制专业学位硕士学位论文ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofthenuclearpowerindustryandt