[发明专利]钨酸铅纳米粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钨酸铅纳米粉体的制备方法，属纳米材料制备领域。

背景技术

钨酸铅是非常重要的无机材料，在光致发光、微波、闪烁体、光催化剂等方面都有着广泛的应用前景。与其它无机钨酸盐晶体相比，钨酸铅具有密度高、辐照长度短、衰减快、抗辐照能力强等优点。因此，欧洲核子研究中心以钨酸铅晶体为建造大型强子对撞机上高分辨电磁量能器用的闪烁晶体。钨酸铅闪烁晶体与光电倍增管、雪崩光二极管以及硅光二极管等组成探测器元件，可应用于高能物理、核物理、核医学影像及工业CT等方面。虽然对钨酸铅进行各种掺杂改性在一定程度上提高了钨酸铅晶体闪烁性能，但是光产额低的缺点仍限制了钨酸铅晶体的应用。

与钨酸铅单晶相比，钨酸铅粉体具有颗粒尺寸小、比表面高、制备条件温和等优点，可广泛应用于闪烁发光材料(CN101973583A)、催化以及抗辐射等。钨酸铅集中了钨和铅的抗辐射特性，可以大大提高产品的抗辐射能力。其对放射性物质的防护能力取决于钨酸铅的粒度大小：粒度越小、分散越均匀的钨酸铅，其抗辐射能力越好。因此，制备钨酸铅纳米粉体对于提高抗辐射性能是十分重要的。在催化领域，钨酸铅纳米粉体具有非常高的比表面，强的表面效应，能大大提高钨酸铅的光催化性能。

目前，文献及相关专利报道的钨酸铅粉体(包括钨酸铅纳米晶体)主要采用沉淀法制备(CN101973583A)，水热法(CN101049969A)以及微乳液法。沉淀法和水热法是将钨酸盐水溶液与可溶性铅盐水溶液在分散剂(或者表面活性剂)存在下混合，在一定温度和压力条件下，钨酸盐与铅盐反应形成不溶于水的钨酸铅并从水相中沉淀出来。采用沉淀法制备的粉体粒度较大(大于100nm)，且形貌各异，分布不均匀，尺寸难以控制。这限制了钨酸铅在发光、高效催化性能以及高抗辐射等方面的应用。微乳液法虽然可以制备粒径小于100nm的纳米粒子，但是乳液中含有大量的乳化剂，既造成乳化剂的浪费、污染环境，又不利于反应后处理。因此，采用新的方法制备钨酸铅纳米粉体，降低环境污染有助于拓宽钨酸铅晶体的应用范围，提升其在抗辐射、催化等方面的性能。

发明内容

本发明针对目前钨酸铅粉体材料在制备过程中存在的原材料浪费、污染环境、颗粒尺寸较大、比表面不高、尺寸不可控等问题，提供一种新的反应物自乳化沉淀法制备钨酸铅纳米粉体的方法，拓展钨酸铅在发光、催化以及抗辐射等领域的应用。

本发明的制备钨酸铅纳米粉体的方法原理为：首先制备油溶性的脂肪酸铅盐，然后将脂肪酸铅盐溶解在有机溶剂中。利用脂肪酸铅盐的自乳化作用形成稳定的反相微乳液，而脂肪酸铅盐与钨酸盐(通常为碱金属钨酸盐)反应可生成脂肪酸盐(通常为碱金属盐)和不溶与水的钨酸铅。由于脂肪酸碱金属盐的高亲水亲油(HLB)值，乳液稳定性降低，产生沉淀，过滤、洗涤沉淀即得到钨酸铅纳米粉体。

本发明的钨酸铅纳米粉体的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)室温条件下，分别配制脂肪酸钠盐水溶液A和可溶性铅盐溶液B(可含有微量的稀有金属离子)，将A和B混合(脂肪酸钠盐与可溶性铅盐的物质的量之比为2∶1)，静置后过滤、洗涤得到沉淀C；

(2)在60～90℃、搅拌速度为800-5000r/min的条件下，将一定量的C溶解在有机溶剂中形成透明乳液D；

(3)配制一定浓度的钨酸盐水溶液，在60～90℃、搅拌速度为800-5000r/min的条件下，滴加一定量的钨酸盐水溶液到D中，形成透明/半透明的乳液E；

其中，所滴加的钨酸盐水溶液中钨酸盐的含量与D中C的含量为等物质的量的关系，形成的乳液E中油/水相的体积比为1∶(0.1～0.8)；

(4)反应结束后冷却到室温，静置，沉淀后依次用乙醇、去离子水洗涤，然后在100℃条件下干燥，最后在马弗炉中以不同温度煅烧处理4h，得到钨酸铅纳米粉体。

所述的脂肪酸钠盐优选为C_nH_2nO₂Na(n＝8～26)中的一种或大于一种的混合物；

所述的脂肪酸钠盐水溶液的浓度为0.01～0.5mol/L；

所述的水溶性铅盐优选为硝酸铅，乙酸铅中的一种；

所述的铅盐水溶液的浓度为0.1～1mol/L；

所述的稀有金属离子为La³⁺、Y³⁺、Zr⁴⁺、V³⁺中的一种；

所述的稀有金属离子浓度为10～1000ppm；