Скачать полную версию статьи (в PDF формате)

П. Н. Жмурин, Ю. А. Гуркаленко, О. В. Свидло
«Улучшение диспергируемости наночастиц GdF3 в полистирольной основе пластмассового сцинтиллятора»
0783–0796 (2014)

PACS numbers: 29.40.Mc, 68.37.Lp, 78.30.-j, 78.67.-n, 82.35.Np, 82.70.Dd, 78.70.Ps

Работа посвящена модификации поверхности наночастиц фторида гадолиния, способствующей увеличению их диспергируемости в полимерной среде. В качестве модификаторов поверхности наночастиц использованы дигексадецилдитиофосфат аммония, 2-фенилэтилфосфоновая и 2-фенилэтиленфосфоновая кислоты. Наночастицы GdF3 получены методом химического осаждения в водно-метанольной среде в присутствии дигексадецилдитиофосфата аммония. Синтезированные наночастицы GdF3, стабилизированные дигексадецилдитиофосфатом аммония, способны диспергироваться в стироле с образованием прозрачных и устойчивых высококонцентрированных золей. Для модификации поверхности наночастиц GdF3 2-фенилэтилфосфоновой и 2-фенилэтиленфосфоновой кислотами использован метод обмена лигандами, при котором адсорбированный на поверхности GdF3 дигексадецилдитиофосфат-ион частично замещается фосфонат-ионом. Полученные наночастицы фторида гадолиния исследованы методами ПЭМ и ИК-спектроскопии. Создание пластмассовых сцинтилляторов осуществлялось методом радикальной полимеризации стирола в блоке. На основе наночастиц фторида гадолиния, стабилизированных дигексадецилдитиофосфатом аммония, получены прозрачные образцы, содержащие до 0,5 масс.% наночастиц. Модификация поверхности наночастиц GdF3 2-фенилэтилфосфоновой кислотой, — компонентом, обладающим высоким физико-химическим сродством к полистиролу, — привела к существенному улучшению диспергируемости наночастиц в полистирольной матрице. Использование такого модификатора позволило увеличить содержание наночастиц в пластмассовом сцинтилляторе до 3,0 масс.%. Относительный световой выход сцинтиллятора составил 91%. Модификация поверхности наночастиц GdF3 2-фенилэтиленфосфоновой кислоты, — компонента способного сополимеризоваться со стиролом, — обеспечила возможность введения 7,0 масс.% наночастиц в состав пластмассового сцинтиллятора с сохранением его сцинтилляционных свойств. Полученный сцинтиллятор имеет световой выход 90% относительно стандартного пластмассового сцинтиллятора.