專利名稱：鎢酸鉛納米粉體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種鎢酸鉛納米粉體的制備方法，屬納米材料制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鎢酸鉛是非常重要的無機(jī)材料，在光致發(fā)光、微波、閃爍體、光催化劑等方面都有著廣泛的應(yīng)用前景。與其它無機(jī)鎢酸鹽晶體相比，鎢酸鉛具有密度高、輻照長度短、衰減快、抗輻照能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。因此，歐洲核子研究中心以鎢酸鉛晶體為建造大型強(qiáng)子對撞機(jī)上高分辨電磁量能器用的閃爍晶體。鎢酸鉛閃爍晶體與光電倍增管、雪崩光二極管以及硅光二極管等組成探測器元件，可應(yīng)用于高能物理、核物理、核醫(yī)學(xué)影像及エ業(yè)CT等方面。雖然對鎢酸鉛進(jìn)行各種摻雜改性在一定程度上提高了鎢酸鉛晶體閃爍性能，但是光產(chǎn)額低的缺點(diǎn)仍限制了鎢酸鉛晶體的應(yīng)用。
與鎢酸鉛單晶相比，鎢酸鉛粉體具有顆粒尺寸小、比表面高、制備條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于閃爍發(fā)光材料(CN101973583A)、催化以及抗輻射等。鎢酸鉛集中了鎢和鉛的抗輻射特性，可以大大提高產(chǎn)品的抗輻射能力。其對放射性物質(zhì)的防護(hù)能力取決于鎢酸鉛的粒度大小粒度越小、分散越均勻的鎢酸鉛，其抗輻射能力越好。因此，制備鎢酸鉛納米粉體對于提高抗輻射性能是十分重要的。在催化領(lǐng)域，鎢酸鉛納米粉體具有非常高的比表面，強(qiáng)的表面效應(yīng)，能大大提聞鶴酸鉛的光催化性能。目前，文獻(xiàn)及相關(guān)專利報(bào)道的鎢酸鉛粉體(包括鎢酸鉛納米晶體)主要采用沉淀法制備(CN101973583A)，水熱法(CN101049969A)以及微乳液法。沉淀法和水熱法是將鎢酸鹽水溶液與可溶性鉛鹽水溶液在分散劑(或者表面活性剤)存在下混合，在一定溫度和壓カ條件下，鎢酸鹽與鉛鹽反應(yīng)形成不溶于水的鎢酸鉛并從水相中沉淀出來。采用沉淀法制備的粉體粒度較大(大于IOOnm)，且形貌各異，分布不均勻，尺寸難以控制。這限制了鎢酸鉛在發(fā)光、高效催化性能以及高抗輻射等方面的應(yīng)用。微乳液法雖然可以制備粒徑小于IOOnm的納米粒子，但是乳液中含有大量的乳化剤，既造成乳化劑的浪費(fèi)、污染環(huán)境，又不利于反應(yīng)后處理。因此，采用新的方法制備鎢酸鉛納米粉體，降低環(huán)境污染有助于拓寬鎢酸鉛晶體的應(yīng)用范圍，提升其在抗輻射、催化等方面的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對目前鎢酸鉛粉體材料在制備過程中存在的原材料浪費(fèi)、污染環(huán)境、顆粒尺寸較大、比表面不高、尺寸不可控等問題，提供一種新的反應(yīng)物自乳化沉淀法制備鎢酸鉛納米粉體的方法，拓展鎢酸鉛在發(fā)光、催化以及抗輻射等領(lǐng)域的應(yīng)用。本發(fā)明的制備鎢酸鉛納米粉體的方法原理為首先制備油溶性的脂肪酸鉛鹽，然后將脂肪酸鉛鹽溶解在有機(jī)溶劑中。利用脂肪酸鉛鹽的自乳化作用形成穩(wěn)定的反相微乳液，而脂肪酸鉛鹽與鎢酸鹽(通常為堿金屬鎢酸鹽)反應(yīng)可生成脂肪酸鹽(通常為堿金屬鹽)和不溶與水的鎢酸鉛。由于脂肪酸堿金屬鹽的高親水親油(HLB)值，乳液穩(wěn)定性降低，產(chǎn)生沉淀，過濾、洗滌沉淀即得到鎢酸鉛納米粉體。
本發(fā)明的鎢酸鉛納米粉體的制備方法，具體包括如下步驟(I)室溫條件下，分別配制脂肪酸鈉鹽水溶液A和可溶性鉛鹽溶液B (可含有微量的稀有金屬離子)，將A和B混合(脂肪酸鈉鹽與可溶性鉛鹽的物質(zhì)的量之比為2 1)，靜置后過濾、洗滌得到沉淀C ;(2)在60 90°C、攪拌速度為800-5000r/min的條件下，將一定量的C溶解在有機(jī)溶劑中形成透明乳液D ;(3)配制一定濃度的鎢酸鹽水溶液，在60 90°C、攪拌速度為800-5000r/min的條件下，滴加一定量的鎢酸鹽水溶液到D中，形成透明/半透明的乳液E ；其中，所滴加的鎢酸鹽水溶液中鎢酸鹽的含量與D中C的含量為等物質(zhì)的量的關(guān)系，形成的乳液E中油/水相的體積比為I : (0. I 0. 8);
(4)反應(yīng)結(jié)束后冷卻到室溫，靜置，沉淀后依次用こ醇、去離子水洗滌，然后在100°C條件下干燥，最后在馬弗爐中以不同溫度煅燒處理4h，得到鎢酸鉛納米粉體。所述的脂肪酸鈉鹽優(yōu)選為CnH2n02Na(n = 8 26)中的一種或大于ー種的混合物；所述的脂肪酸鈉鹽水溶液的濃度為0. 01 0. 5mol/L ；所述的水溶性鉛鹽優(yōu)選為硝酸鉛，こ酸鉛中的ー種；所述的鉛鹽水溶液的濃度為0. I lmol/L ；所述的稀有金屬離子為La3+、Y3+、Zr4+、V3+中的ー種；所述的稀有金屬離子濃度為10 IOOOppm ；所述的有機(jī)溶劑優(yōu)選為烷烴CnH2n+2 (n = 7 20)、芳烴CnH2n_6(n = 6 15)、環(huán)烷烴CnH2n(n = 6 8)、煤油中的ー種；所述的鎢酸鹽優(yōu)選為鎢酸鈉，鎢酸銨中的ー種；所述的鎢酸鹽水溶液的濃度為0. I lmol/L ；所述的煅燒處理溫度為300 700°C。與現(xiàn)有制備方法相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(I)本發(fā)明利用微乳膠束作為微反應(yīng)器一歩合成鎢酸鉛納米粒子，制備方法簡單，適合規(guī)模化生產(chǎn)；(2)本發(fā)明所述的自乳化沉淀法利用反應(yīng)物的自乳化特性使微乳液穩(wěn)定，反應(yīng)過程中不需另外加入乳化剤，便于后續(xù)處理，對環(huán)境的影響小；(3)本發(fā)明所述的自乳化沉淀法利用反應(yīng)過程中生成的乳化劑HLB值的改變調(diào)整微乳液的穩(wěn)定性，最終使微乳液破乳，產(chǎn)生沉淀，反應(yīng)結(jié)束后不需另外加入破乳剤，后處理簡單，具有沉淀法的優(yōu)點(diǎn)；(4)按本發(fā)明的方法獲得的粉體粒度達(dá)到納米級,粒徑為10 lOOnm，形貌規(guī)整，分布窄；(5)按本發(fā)明的方法，通過改變水溶性無機(jī)鹽的濃度可以方便的控制微乳膠束中鎢酸鉛納米粒子的尺寸，實(shí)現(xiàn)鎢酸鉛納米粉體尺寸可控制備。


圖I是采用本發(fā)明實(shí)施例I制備的鎢酸鉛納米顆粒的粒徑分布；圖2是采用本發(fā)明實(shí)施例2制備的鎢酸鉛納米顆粒的粒徑分布；
圖3是采用本發(fā)明實(shí)施例3制備的鎢酸鉛納米顆粒的粒徑分布。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I(I)室溫條件下，分別配制0. 02mol/L的硬脂酸鈉鹽水溶液A和0. lmol/L硝酸鉛水溶液B (含IOOOppm的硝酸鋯)；將IOOmlA和IOmlB混合(物質(zhì)的量之比為脂肪酸鈉鹽可溶性鉛鹽=2 I);靜置后過濾、洗漆得到沉淀0. OOlmolC ;(2)溫度90°C以及5000r/min攪拌速度條件下，將0. OOlmolC溶解在IOOml ニ甲苯中形成透明乳液D ；(3)配制0. lmol/L的鎢酸鹽水溶液；溫度70°C以及5000r/min攪拌速度條件下，滴加IOml的鎢酸鹽水溶液到D中，形成透明/半透明的乳液E;乳膠粒的尺寸采用納米粒度分析儀(美國，Malvern),納米顆粒的尺寸為14nm 20nm(圖I)； (4)反應(yīng)結(jié)束后冷卻到室溫，靜置，沉淀依次用こ醇、去離子水洗滌，然后在100°C條件下干燥，最后在馬弗爐中300°C煅燒處理4h，得到鎢酸鉛納米粉體。實(shí)施例2(I)室溫條件下,分別配制0. 5mol/L的辛酸鈉水溶液A和lmol/L硝酸鉛水溶液B ;將IOOmlA和25mlB混合；靜置后過濾、洗滌得到沉淀0. 025molC ；(2)溫度70°C以及1000r/min攪拌速度條件下，將0. 025molC溶解在IOOml正辛烷中形成透明乳液D ;(3)配制0. 125mol/L的鎢酸鈉水溶液；溫度70°C以及1000r/min攪拌速度條件下，滴加80ml的鎢酸鹽水溶液到D中，形成透明/半透明的乳液E ;乳膠粒的尺寸采用納米粒度分析儀(美國，Malvern),納米顆粒的尺寸為85 95nm(圖2)；(4)反應(yīng)結(jié)束后冷卻到室溫，靜置，沉淀依次用こ醇、去離子水洗滌，然后在100°C條件下干燥，最后在馬弗爐中700°C煅燒處理4h，得到鎢酸鉛納米粉體。實(shí)施例3(I)室溫條件下，分別配制0. lmol/L的十二烷基磺酸鈉水溶液A和0. lmol/L硝酸鉛水溶液B(含IOppm的硝酸釔)；將IOOmlA和50mlB混合；靜置后過濾、洗滌得到沉淀
0.OlmolC ；(2)溫度60°C以及SOOOiVmin攪拌速度條件下，將0. OlmolC溶解在IOOml煤油中形成透明乳液D ;(3)配制0. 25mol/L的鎢酸鹽水溶液 ，溫度70°C以及5000r/min攪拌速度條件下，滴加40ml的鎢酸鹽水溶液到D中，形成半透明的乳液E ;乳膠粒的尺寸采用納米粒度分析儀(美國，Malvern),納米顆粒的尺寸為44 57nm(圖3)；(4)反應(yīng)結(jié)束后冷卻到室溫，靜置，沉淀依次用こ醇、去離子水洗滌，然后在100°C條件下干燥，最后在馬弗爐中500°C煅燒處理4h，得到鎢酸鉛納米粉體。
權(quán)利要求
1.鎢酸鉛納米粉體的制備方法，其特征在于該制備方法包括以下步驟 (1)室溫條件下，分別配制0.01 0. 5mol/L脂肪酸鈉鹽水溶液A和0. I lmol/L可溶性鉛鹽溶液B (可含有微量的稀有金屬離子)，將A和B混合(脂肪酸鈉鹽與可溶性鉛鹽的物質(zhì)的量之比為2 I)，靜置后過濾、洗滌得到沉淀C ; (2)在60 90°C、攪拌速度為800-5000r/min的條件下，將一定量的C溶解在有機(jī)溶劑中形成透明乳液D ; (3)在60 90°C、攪拌速度為800-5000r/min的條件下，滴加一定量的0.I lmol/L鎢酸鹽水溶液到D中，形成透明/半透明的乳液E ; 其中，所滴加的鎢酸鹽水溶液中鎢酸鹽的含量與D中C的含量為等物質(zhì)的量的關(guān)系，形成的乳液E中油/水相的體積比為I : (0. I 0. 8); (4)將步驟(3)制得的乳液E冷卻到室溫后，靜置，沉淀后依次用こ醇、去離子水洗滌，然后在100°C條件下干燥，最后在馬弗爐中以不同溫度煅燒處理4h，得到鎢酸鉛納米粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鎢酸鉛納米粉體的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的脂肪酸鈉鹽是CnH2n02Na(n = 8 26)中的一種或大于ー種的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鎢酸鉛納米粉體的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的可溶性鉛鹽為硝酸鉛，こ酸鉛中的ー種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鎢酸鉛納米粉體的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的稀有金屬離子為La3+、Y3+、Zr4+、V3+中的ー種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的鎢酸鉛納米粉體的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的稀有金屬離子濃度為10 lOOOppm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鎢酸鉛納米粉體的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的有機(jī)溶劑優(yōu)選為烷烴CnH2n+2 (n = 7 20)、芳烴CnH2n_6 (n = 6 15)、環(huán)烷烴CnH2nOi = 6 8)、煤油中的ー種。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鎢酸鉛納米粉體的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述的鎢酸鹽為鎢酸鈉，鎢酸銨中的ー種。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鎢酸鉛納米粉體的制備方法，其特征在于步驟(4)中所述的煅燒處理溫度為300 700°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鎢酸鉛納米粉體的制備方法，是采用一種新的反應(yīng)物自乳化沉淀法來制備的。所述的制備方法是將一定物質(zhì)的量之比的脂肪酸鈉鹽水溶液A和可溶性鉛鹽溶液B(可含有微量的稀有金屬離子)混合靜置后過濾，洗滌得到沉淀C；然后將一定量的C溶解在熱的有機(jī)溶劑中形成透明乳液D；再滴加一定量的鎢酸鹽水溶液到D中，形成乳液E；將乳液E冷卻到室溫，靜置、沉淀、洗滌、干燥后在馬弗爐中煅燒處理4h而得到鎢酸鉛納米粉體。采用本發(fā)明方法制備的鎢酸鉛粉體達(dá)到納米級，其粒徑為10～100nm，形貌規(guī)整，分布窄，并且顆粒的粒徑可以通過改變水相的鹽濃度來控制，操作簡單方便，對設(shè)備要求低，適合規(guī)?；a(chǎn)。
文檔編號B82Y40/00GK102774888SQ201210266980
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者何敏, 劉必前, 吳杰, 李蘭, 楊海軍 申請人:中國科學(xué)院化學(xué)研究所