[发明专利]一种合成α、β型的二氧化铅纳米晶及四氧化三铅纳米晶的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米氧化物的制备方法，特别涉及一种合成α、β型的二氧化铅纳米晶及四氧化三铅纳米晶的方法。

背景技术

二氧化铅是一种强氧化剂，与硫或红磷一起研磨便能着火，因此被应用于火柴制造。它还是铅—酸蓄电池极板的基本组分之一。二氧化铅存在着两种晶型，α型属正交晶系，β型属四方晶系，而α-二氧化铅在导电性、耐腐蚀性等方面都不如β-二氧化铅，美国《能源会刊》(Journal of Powder Sources)杂志1998年73卷152-161页及2000年第88卷232-236页对不同晶型二氧化铅性能方面的差异进行了报道。目前主要采用电解法制备二氧化铅，美国《电化学会刊》(Electrochimica Acta)杂志2000年第45卷2279-2288页报道了此方法。电解法制备二氧化铅，电的能源消耗很大，主要存在着反应时间较长、成本高等缺陷，而且不能选择性地制备不同晶型的二氧化铅。

四氧化三铅俗名红铅或铅丹，是很有用的化合物，它广泛应用于玻璃、陶瓷、火柴和油漆等工业。它是干性油氧化的催化剂，能促使油漆很快干化。四氧化三铅也可以作为封泥，用于钢板及导管连接处。工业上一般采用一氧化铅的高温氧化法制备四氧化三铅，有两步法及一步法。两步法：把空气吹入熔融的铅，首先生成一氧化铅，然后在约450℃温度下再氧化。一步法：把温度控制在460～510℃，用过量的空气使铅蒸气直接氧化成四氧化三铅。该方法存在的最主要问题是反应完全程度不易控制，且一氧化铅氧化过程中一氧化铅的升华带来了严重的环境污染问题。《无机化学丛书》第三卷508页介绍了该方法。此外，香料工业、染料工业因使用原料四醋酸铅而产生了大量对环境有污染的醋酸铅副产物，也面临着铅盐副产物综合利用以减少对环境污染等急待解决的问题。

众所周知，当固体物质的尺寸小到纳米尺度时，由于较大的比表面以及量子尺寸效应，在光吸收、传感、催化等方面显示出与常规体相材料不同的特殊性能和令人瞩目的应用前景。纵观上述国内外相关研究，选择合成不同晶型二氧化铅及四氧化三铅纳米晶的研究在国内外均未见报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种能够选择性控制合成不同晶型二氧化铅及四氧化三铅纳米晶的方法。该方法可以通过控制温度选择不同晶型的二氧化铅，并可由二氧化铅纳米晶直接生成四氧化三铅纳米晶，采用原料成本低廉，反应时间短，而且对环境没有污染。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种合成α、β型的二氧化铅纳米晶的方法，包括如下述步骤：

(1)将铅盐加入到水中，配成溶液；

(2)在上述溶液中加入氢氧化钠，搅拌均匀，调节溶液的pH值为9～14之间：

(3)在步骤(2)的溶液中加入氧化剂，控制温度在30～60℃之间，反应4～24小时，将反应后得到的产物进行过滤、洗涤、干燥，即得棕色α型二氧化铅纳米晶；

(4)将步骤(3)中的反应温度控制在60～200℃之间，反应1～6小时，将反应后得到的产物进行过滤、洗涤、干燥，即得棕色β型二氧化铅纳米晶。

在上述方法中，所述的铅盐为醋酸铅、硝酸铅或氢氧化铅的任意一种，也可以用氧化铅代替：所述的氧化剂为次氯酸钠、氯气或双氧水的任何一种。

一种合成四氧化三铅纳米晶的方法，包括如下步骤：

(1)将铅盐加入到水中，配成溶液；

(2)在上述溶液中加入氢氧化钠，搅拌均匀，调节溶液的pH值为9～14之间；

(3)在步骤(2)的溶液中加入氧化剂，控制温度在30～60℃之间，反应4～24小时，将反应后得到的产物进行过滤、洗涤、干燥，即得棕色α型二氧化铅纳米晶；

(4)将步骤(3)中的反应温度控制在60～200℃之间，反应1～6小时，将反应后得到的产物进行过滤、洗涤、干燥，即得棕色β型二氧化铅纳米晶。

(5)将步骤(3)或(4)中制备出的二氧化铅纳米晶作为前驱体，在410～430℃的温度下，热解4～6小时，即得四氧化三铅纳米晶。

在上述合成四氧化三铅纳米晶的方法中，所用的铅盐为醋酸铅、硝酸铅或氢氧化铅的任意一种，也可以用氧化铅代替；所用的氧化剂为次氯酸钠、氯气或双氧水的任何一种。

上述反应涉及的化学方程式如下：