CN103993357A - 一种钨酸铅纺锤形晶体的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钨酸铅纺锤形晶体的制备方法。本发明是乙二胺四乙酸二钠水溶液和硝酸铅水溶液相混合，得到乙二胺四乙酸铅沉淀溶液，然后与钨酸钠水溶液相混合后，将装有混合溶液的容器放入超声波中进行超声波处理，然后用蒸馏水反复洗涤反应产物，过滤、50^oC烘干后，即得到钨酸铅纺锤形晶体。本发明具有工艺简单、形貌可控、比表面积大、不使用任何有机表面活性剂、易于实现工业化等优点。

Description

一种钨酸铅纺锤形晶体的制备方法

技术领域

本发明涉及一种钨酸铅纺锤形晶体的制备方法，尤其涉及一种把乙二胺四乙酸铅沉淀溶液作为反应先驱体的钨酸铅纺锤形晶体制备方法。

背景技术

钨酸铅是一种重要的无机闪烁体材料，由于其优异的闪烁性能，衰减时间短，辐照硬度高，密度高和价格低廉等优点，在光催化、微波、闪烁体、发光、光纤、探测器等很多领域具有非常广泛的用途，是近年来的研究热点之一。众所周知，纳米材料的性能取决于纳米晶体的形貌和尺寸等因素，尤其是纳米材料的形貌和尺寸与光致发光特性之间存在强烈的关联性，因而制备出具有特殊形貌的钨酸铅纳米晶体，在理论基础研究和实际应用方面都具有非常重要的意义。

而现在对钨酸铅晶体形貌的控制通常借助于表面活性剂，具有操作复杂、污染环境等缺点。 表面活性剂一般为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮等。由于表面活性剂的大量使用，可以使河流中产生堆积如山的泡沫，让人们认识到了表面活性剂对环境的巨大影响。同时表面活性剂的大量使用造成的水体营养化问题依然困扰着我们，人们已经认识到环境问题将是未来纳米功能材料制备发展的一个重要问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单、形貌可控、比表面积大、不使用任何有机表面活性剂、易于实现工业化的钨酸铅纺锤形晶体的制备方法。

本发明提供的钨酸铅纺锤形晶体的制备方法，具体步骤如下：

步骤一、将乙二胺四乙酸二钠溶于去离子水，形成乙二胺四乙酸二钠水溶液，调节溶液中乙二胺四乙酸根的浓度为0.03~2.0mol/L；

步骤二、将硝酸铅溶于去离子水，形成硝酸铅水溶液，调节溶液中的Pb²⁺离子的浓度为0.03~2.0mol/L；

步骤三、将步骤一制得的乙二胺四乙酸二钠水溶液和步骤二制得的硝酸铅水溶液相混合，乙二胺四乙酸二钠和硝酸铅混合摩尔比为1:1，得到乙二胺四乙酸铅沉淀溶液，然后静置0.5-1小时；

步骤四、将钨酸钠溶于去离子水，形成钨酸钠水溶液，调节溶液中的WO₄ ^2-离子的浓度为0.03~2.0mol/L；

步骤五、将步骤四制得的钨酸钠水溶液和步骤三制得的乙二胺四乙酸铅沉淀溶液相混合，钨酸钠和乙二胺四乙酸铅混合的摩尔比为1:1，然后将装有混合溶液的容器放入超声波中进行超声波处理，超声波的功率为100-1000W，超声波处理的时间为20-60分钟，然后用蒸馏水反复洗涤反应产物，过滤、50^oC烘干后，即得到钨酸铅纺锤形晶体。

其中步骤三中把乙二胺四乙酸铅沉淀溶液，静置0.5-1小时，是为了让乙二胺四乙酸钠与硝酸铅反应更加充分。

其中步骤五中把混合溶液的容器放入超声波中进行超声波处理，是为了在超声波的作用下，使钨酸铅晶体更好地结晶、生长，另外选择了超声波处理的时间为20-60分钟，如果时间太短，会造成钨酸铅晶体生长发育不完全，如果时间过长，会造成能源浪费，完全没有必要。

其中步骤五中用蒸馏水反复洗涤反应产物，过滤、50^oC烘干，这是为了得到干燥以及纯度更高的钨酸铅晶体。

在本发明中将乙二胺四乙酸二钠水溶液和硝酸铅水溶液相混合，把制得的乙二胺四乙酸铅沉淀溶液作为反应先驱体，否则的话得不到钨酸铅纺锤形晶体，这是因为乙二胺四乙酸铅对铅离子有很强的束缚性，因此可以显著降低钨酸铅晶体的生长速率；同时乙二胺四乙酸铅作为钨酸铅晶体的生长基元，对钨酸铅晶体的生长起到了很好的一维导向作用，因此，只有采用乙二胺四乙酸铅沉淀溶液作为反应先驱体，才能得到结晶性好、纯度高、比表面积较大、具有一维结构的钨酸铅纺锤形晶体。

本发明所述的乙二胺四乙酸二钠、钨酸钠、硝酸铅均不低于化学纯。

本发明的有益效果在于：

本发明在没有使用任何表面活性剂条件下，制备出了结晶性好、纯度高、比表面积较大、具有一维结构的钨酸铅纺锤形晶体。在本发明得到的钨酸铅纺锤形晶体比表面积较大，从而拥有更多的量子点，可以使钨酸铅纺锤形晶体的光致性能更好。纺锤形晶体属于一维纳米材料，具有不同于常规的球形、塔形等其它形状的多维晶体的特殊物理和化学性质。因此钨酸铅纺锤形晶体在纳米器件、光电子器件、微传感器及介观物理等方面也具有非常强的应用前景。 

本发明提供的钨酸铅纺锤形晶体的制备方法，具有工艺过程简单、形貌可控、操作简单、不使用任何有机表面活性剂、成本低廉等优点，并且能够有效地控制钨酸铅纳米晶体的形貌，易于工业化生产。本发明制备出的钨酸铅纺锤形晶体，因形貌特殊，具有较大的比表面积，因而在光电、闪烁体、固体发光、探测器等领域，将有更加广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明合成的钨酸铅纺锤形晶体的X射线衍射(XRD)图谱。

图2是本发明合成的钨酸铅纺锤形晶体的透射电镜(TEM)照片。

具体实施方式

以下结合实施例进一步说明本发明。

实施例1

步骤一、将乙二胺四乙酸二钠溶于去离子水，形成乙二胺四乙酸二钠水溶液，调节溶液中的乙二胺四乙酸根的浓度为0.04mol/L；

步骤二、将硝酸铅溶于去离子水，形成硝酸铅水溶液，调节溶液中的Pb²⁺离子的浓度为0.04mol/L；

步骤三、将步骤一制得的乙二胺四乙酸二钠水溶液和步骤二制得的硝酸铅水溶液相混合，乙二胺四乙酸二钠和硝酸铅混合摩尔比为1:1，得到乙二胺四乙酸铅沉淀溶液，静置0.5小时；

步骤四、将钨酸钠溶于去离子水，形成钨酸钠水溶液，调节溶液中的WO₄ ^2-离子的浓度为0.04mol/L；

步骤五、将步骤四制得的钨酸钠水溶液和步骤三制得的乙二胺四乙酸铅沉淀溶液相混合，钨酸钠和乙二胺四乙酸铅混合的摩尔比为1:1，然后将装有混合溶液的容器放入超声波中进行超声处理，超声功率为100W，超声时间为60分钟，然后用蒸馏水反复洗涤反应产物，过滤、烘干后，即得到钨酸铅纺锤形晶体。

得到的钨酸铅纺锤形晶体的直径约为30-70nm，长度约为80-900纳米，其XRD图谱见图1；透射电镜图见图2。

 

实施例2

步骤一、将乙二胺四乙酸二钠溶于去离子水，形成乙二胺四乙酸二钠水溶液，调节溶液中的乙二胺四乙酸根的浓度为1.1mol/L；

步骤二、将硝酸铅溶于去离子水，形成硝酸铅水溶液，调节溶液中的Pb²⁺离子的浓度为1.1mol/L；

步骤三、将步骤一制得的乙二胺四乙酸二钠水溶液和步骤二制得的硝酸铅水溶液相混合，乙二胺四乙酸二钠和硝酸铅混合摩尔比为1:1，得到乙二胺四乙酸铅沉淀溶液，静置40分钟；

步骤四、将钨酸钠溶于去离子水，形成钨酸钠水溶液，调节溶液中的WO₄ ^2-离子的浓度为1.1mol/L；

步骤五、将步骤四制得的钨酸钠水溶液和步骤三制得的乙二胺四乙酸铅沉淀溶液相混合，钨酸钠和乙二胺四乙酸铅混合的摩尔比为1:1，然后将装有混合溶液的容器放入超声波中进行超声处理，超声功率为500W，超声时间为40分钟，然后用蒸馏水反复洗涤反应产物，过滤、烘干后，即得到钨酸铅纺锤形晶体。

 

实施例3

步骤一、将乙二胺四乙酸二钠溶于去离子水，形成乙二胺四乙酸二钠水溶液，调节溶液中的乙二胺四乙酸根的浓度为2.0mol/L；

步骤二、将硝酸铅溶于去离子水，形成硝酸铅水溶液，调节溶液中的Pb²⁺离子的浓度为2.0mol/L；

步骤三、将步骤一制得的乙二胺四乙酸二钠水溶液和步骤二制得的硝酸铅水溶液相混合，乙二胺四乙酸二钠和硝酸铅混合摩尔比为1:1，得到乙二胺四乙酸铅沉淀溶液，静置50分钟；

步骤四、将钨酸钠溶于去离子水，形成钨酸钠水溶液，调节溶液中的WO₄ ^2-离子的浓度为2.0mol/L；

步骤五、将步骤四制得的钨酸钠水溶液和步骤三制得的乙二胺四乙酸铅沉淀溶液相混合，钨酸钠和乙二胺四乙酸铅混合的摩尔比为1:1，然后将装有混合溶液的容器放入超声波中进行超声处理，超声功率为1000W，超声时间为20分钟，然后用蒸馏水反复洗涤反应产物，过滤、烘干后，即得到钨酸铅纺锤形晶体。

Claims (4)

1.一种钨酸铅纺锤形晶体的制备方法，其特征在于：步骤一、将乙二胺四乙酸二钠溶于去离子水，形成乙二胺四乙酸二钠水溶液，调节溶液中乙二胺四乙酸根的浓度为0.03~2.0mol/L；步骤二、将硝酸铅溶于去离子水，形成硝酸铅水溶液，调节溶液中的Pb²⁺离子的浓度为0.03~2.0mol/L；步骤三、将步骤一制得的乙二胺四乙酸二钠水溶液和步骤二制得的硝酸铅水溶液相混合，得到乙二胺四乙酸铅沉淀溶液，然后静置0.5-1小时；步骤四、将钨酸钠溶于去离子水，形成钨酸钠水溶液，调节溶液中的WO₄ ^2-离子的浓度为0.03~2.0mol/L；步骤五、将步骤四制得的钨酸钠水溶液和步骤三制得的乙二胺四乙酸铅沉淀溶液相混合，钨酸钠和乙二胺四乙酸铅混合的摩尔比为1:1，然后将装有混合溶液的容器放入超声波中进行超声波处理，然后用蒸馏水反复洗涤反应产物，过滤、50^oC烘干后，即得到钨酸铅纺锤形晶体。

2.根据权利要求1所述的一种钨酸铅纺锤形晶体的制备方法，其特征在于：乙二胺四乙酸二钠和硝酸铅混合摩尔比为1:1。

3.根据权利要求1所述的一种钨酸铅纺锤形晶体的制备方法，其特征在于：钨酸钠和乙二胺四乙酸铅混合的摩尔比为1:1。

4.根据权利要求1所述的一种钨酸铅纺锤形晶体的制备方法，其特征在于：超声波的功率为100-1000W，超声波处理的时间为20-60分钟。