DOI: 10.1002/admi.202002131
由于辐射源在许多不同领域的存在,研究人员开始致力于个人防护装备的开发。目前,轻质、无铅的柔性X射线屏蔽材料的设计和制备已成为材料科学领域的一大挑战,而高Z材料是高性能X射线防护填料的基本原材料,其为不可再生资源,因此该材料的开发和利用通常需要长期规划。在这项研究中,通过静电纺丝和随后的溶剂热法制备了多功能聚合物/高Z材料纳米纤维膜。所制备的Bi2WO6/WO3/聚丙烯腈杂化纳米纤维膜具有显著的X射线衰减特性,在30keV时的衰减率为90.10%,在83keV时的质量衰减系数为2.97 cm2 g-1。此外,该杂化纳米纤维膜还具有出色的光催化活性,可降解阳离子水污染物,在工业废水处理中显示出广阔的发展前景,本研究为多功能、可回收屏蔽材料的设计和应用提供了新的策略。
图1.a)PW6,b)PB12和c)BW66样品以及WO3和Bi2WO6标准卡的XRD图。
图2.所制备的纳米纤维的电子显微镜图像。a)PW0的SEM和TEM图像(下图为TEM图像),b)PW6的SEM图像,c)BW66的SEM图像和d)TEM图像,e)高分辨率TEM图像,EDX STEM图像(Z-衬度),BW66纳米纤维中Bi-L、W-L和O-K的EDX元素映射图像以及f-j)EDX元素组成分析。
图3.a)BW66样品的全扫描以及b)W4f,c)Bi4f和d)O1s的高分辨率XPS光谱。
图4.a)X射线屏蔽设置示意图。b)BW66杂化纳米纤维膜和金属箔的X射线衰减比,c)不同厚度的BW66杂化纳米纤维膜的X射线衰减比,d)所制备的杂化纳米纤维膜和金属箔的衰减系数,以及e)将BW66样品与WinXcom模拟样品进行比较。
图5.a)X射线屏蔽机制的示意图。b)所制备的BW66杂化纳米纤维膜的力学性能和柔性。
图6.再生杂化纳米纤维膜的光催化性能。a)在模拟太阳光下,当存在不同纳米纤维膜样品时RhB的降解曲线,b)在黑暗中进行的对比实验,c)在模拟太阳光下光催化反应4h的活性物种捕获实验,d)在模拟太阳光下重复光氧化实验中,BW66杂化纳米纤维膜光催化降解RhB水溶液的辐射时间依赖性。
图7.a)纳米纤维膜样品的紫外-可见漫反射光谱,b)PW6样品的tauc图,c)PB12样品的tauc图。d)BW66、PW6和PB12样品的VB-XPS光谱,e)BW66纳米纤维膜中WO3-Bi2WO6异质结的光催化机理示意图。