[发明专利]一种固相合成法制备BaHfO3:Ce纳米粉体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及精细化工领域，特别是涉及一种用于核医学成像技术领域、X射线探测器材料的BaHfO₃:Ce纳米粉体的制备方法。

背景技术

闪烁材料是一种吸收高能光子后发出可见光的功能材料，广泛应用于影像核医学、核物理、高能物理、工业CT、油井勘探、安全检查等领域。目前研究应用最多的闪烁体是无机闪烁晶体，但是传统的晶体生长技术制备周期长，成本高，难以生长尺寸大的单晶，且难以保证掺杂离子的高浓度和均匀分布，进而无法实现材料光学性能的优化。透明闪烁陶瓷具有减少光散射、透射性能高及图像分辨率高等特点，而且多晶陶瓷制备技术可以实现高掺杂且掺杂均匀，工艺简单，生产成本低，可以生产大尺寸，以及闪烁陶瓷本身具有良好的机械加工性能，已成为闪烁探测材料的首选对象，成为新型闪烁材料的研究热点和前沿，将逐步替代广泛使用的闪烁单晶。

BaHfO₃属钙钛矿型复合氧化物，具有稳定的立方晶体结构，光学各向同性的结构阻止了任何方向折射率差的问题，在晶界上消除光散射，易实现透明，而且密度高(8.35g/cm³)。Ce³⁺的发光为电偶极矩允许的5d→4f跃迁，发光强度大、衰减快，掺Ce³⁺闪烁体具有较好的时间分辨率和能量分辨率。因此BaHfO₃:Ce将是一种高密度、快衰减的新型闪烁体材料。

目前国内外制备BaHfO₃:Ce粉体的方法主要包括燃烧法、共沉淀法、溶胶-凝胶法。燃烧法存在粉体粒径分布较宽的问题，且不适合工业化大批量生产；共沉淀法、溶胶凝胶法等化学方法合成工艺复杂、制备周期长，这不仅导致合成成本高，而且易引起粉体颗粒的硬团聚。为了解决上述问题，无机材料合成与制备中通常采用固相法制备粉体，经固相法制备的粉体粒径小、粒度分布均匀、活性强、无团聚、填充性好，这有利于降低其烧结性能，是一种成本低、产量大、制备工艺简单、易于实现产业化的合成方法。

发明内容

本发明提供了一种固相法制备陶瓷闪烁体用纳米粉体BaHfO₃:Ce的方法。该制备工艺首先采用含钡、铪、铈的氧化物或氢氧化物为原料，这将些原料球磨混料、干燥、煅烧、过筛后得到BaHfO₃:Ce粉体。

BaHfO₃:Ce纳米粉体粒径小、近似球形、分散性好。粉体制备方法为固相法，其中涉及的激活剂Ce的掺杂浓度为0.3～7mol％。

实现本发明目的的技术方案：

一种固相合成法制备BaHfO₃:Ce纳米粉体的方法，以钡、铪、铈的氧化物或氢氧化物为起始原料，经球磨、干燥、过筛后，置于加热炉中热处理，使原料发生固相反应，然后冷却至室温，得BaHfO₃:Ce粉体。

所述的一种固相合成法制备BaHfO₃:Ce纳米粉体的方法，固相反应法制备掺铈铪酸钡闪烁材料粉体，铪的起始原料选用氧化铪、氢氧化铪。

所述的一种固相合成法制备BaHfO₃:Ce纳米粉体的方法，固相反应法制备掺铈铪酸钡闪烁材料Ce掺杂量x＝0.003～0.07。

所述的一种固相合成法制备BaHfO₃:Ce纳米粉体的方法，其固相反应法制备掺铈铪酸钡闪烁材料，其磨球为高纯ZrO₂，球磨介质为无水乙醇，在聚氨脂球磨罐中球磨6～48h。

所述的一种固相合成法制备BaHfO₃:Ce纳米粉体的方法，所述固相反应法制备BaHfO₃:Ce纳米粉体，球磨后的混合粉料经50～150℃，干燥8～24h，研磨过120～200目筛。

所述的一种固相合成法制备BaHfO₃:Ce纳米粉体的方法，所述固相反应法制备掺铈铪酸钡闪烁材料粉体，煅烧温度为500～1250℃，保温时间0.5～8小时。

本发明的优点：

a)、材料体系新颖，国内外研究MHfO₃:Ce(M＝Ca、Hf、Sr)者甚少。

b)、固相合成法制备BaHfO₃:Ce纳米粉体，易实现准确掺杂，工艺简单，成本低，适宜大批量生产，易于实现产业化。