本發明專利技術公開了一種PbO1.44空心球狀聚集體的可控制備方法，是將鉛鹽、氧化劑、堿按一定的比例溶于水中，一定量的表面活性劑作為添加劑，在室溫下攪拌混合，然后密封到反應釜中，在一定溫度下反應一定時間，經清洗干燥即得最終產物。本發明專利技術采用一步低溫水熱法，反應簡單易控；所得產物物相純凈，制備的PbO1.44為由納米顆粒聚集而成的尺寸均一、分散性良好的微納空心球結構。并且通過控制所加表面活性劑的種類和濃度，可調控PbO1.44空心球聚集體的形貌、尺寸和相組成，成本較低，更易于大規模生產。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種PbOh44空心球狀聚集體的可控制備方法，屬于納米材料制備
技術介紹
鉛的氧化物較常見的有四種二氧化鉛PbO2 (正交相、四方相、立方相)、一氧化鉛PbO (正交相、四方相)、三氧化二鉛Pb2O3 (單斜相)和四氧化三鉛Pb3O4 (正交相、四方相)。鉛的氧化物在實際生產和生活中都有廣泛的應用。PbO2可用于染料、火柴、焰火及合成橡膠的制造，還可用于高氯酸鹽、高壓避雷器的制造，及用作硫化橡膠如耐溶劑的聚硫橡膠的硫化劑。作為鉛酸電池正極，PbO2具有抗氧化和耐腐蝕性、氧超電位高、導電性良好、結合 力強、在水溶液里電解時氧化能力強、可通過大電流等特點，是良好的陽極材料，可代替鉬陽極。PbO可用作顏料鉛白、制造鉛皂、冶金助溶劑、油漆催干劑、陶瓷原料、橡膠硫化促進齊U、殺蟲劑，鉛鹽塑料穩定劑原料，鉛玻璃工業原料，鉛鹽類工業的中間原料，少量用作中藥和用于蓄電池工業及制造防輻射橡膠制品。Pb2O3可用于電子工業及制取其它鉛的化合物。Pb3O4可用于制鉛蓄電池、玻璃、陶器、陶瓷，并用作防銹顏料和鐵器的保護面層，以及染料和其他有機合成的氧化劑。PbO1.44是鉛氧化物的一種較少見的存在狀態，到目前為止僅有少量文獻對其進行過報道。R. Chelcea 等人(Spectrochimica Acta Part A 79 (2011) 481-485)在一篇關于鐵-鉛-鉻酸鹽玻璃陶瓷研究的文獻中，在對合成的鐵-鉛-鉻酸鹽玻璃陶瓷產物做X射線粉末衍射(XRD)表征時，產物的XRD譜圖中參雜微弱的PbOu4的衍射峰。S. Venkataraj等人(J. Vac. Sci. Technol. A 19，2870(2001))在一篇關于使用直流電磁控管噴濺法制備鉛氧化物薄膜的結構和光學性能研究的文獻中，利用直流電磁控管噴濺法在鉛靶上合成了一層PbOh44薄膜，文獻中產物的XRD譜圖中含有金屬鉛或Pb3O4的雜質峰，且文獻中并沒有對制備的PbOu4薄膜的形貌進行詳細的表征和描述。PbOu4的標準H 譜圖(JCPDS卡片編號27-1201)是由 Charles A. Sorrell (J. Am. Ceram. Soc.，56，613 (1973))在空氣中 293 °C加熱氧化四方相的一氧化鉛180小時制備出的PbO1.44的產物的XRD數據提供的，文獻中產物沒有規則形貌，且大小不均一，其合成的產物的XRD圖譜中也含有其它鉛氧化合物的微弱的峰。綜上，關于PbO1.44已報道的文獻中，制備的PbO144產物中大多含有雜質，且大多不具備規則的特殊形貌，其制備方法也一般較為復雜。近年來金屬氧化物的研究結果表明，材料的微觀結構對其物化性能(例如磁性、光學、電學、導熱、導電等性能)有明顯的影響。其中，空心結構微納材料因為具有低密度、高比表面積等特點，其空心部分可以容納客體分子，可產生一些奇特的基于微觀包裹效應的性質。作為二次電池電極材料時，空心部分可以有效的緩沖其體積膨脹和收縮，從而避免充放電循環過程中的結構塌陷或破壞，保持電池良好的電化學循環穩定性；同時，空心結構能使得電解液和活性材料有充分的接觸，提高空心微納結構中活性組分的利用率，縮短離子或電子的傳輸路徑，有效地提高二次電池的充放電效率。鑒于100%純相PbOh44空心球狀聚集體作為一種功能材料有著廣闊的研究和應用前景，因此對于100%純相PbO1,的制備、研究和開發利用等具有重要的意義。
技術實現思路
針對目前對PbO1.44研究和報道較少及合成此材料現有技術不足的現狀，本專利技術提供了一種設計合理、工藝簡單的PbOh44空心球狀聚集體的可控制備方法。本專利技術的技術方案是設計了一種簡單的一步低溫水熱反應方法，以表面活性劑(聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氫氧化銨、聚乙烯比咯烷酮、十二烷基苯磺酸鈉和十二烷基硫酸鈉)作為形貌和結構調控劑，以水為溶劑，可溶性鉛鹽(硝酸鉛、氟硅酸鉛、乙酸鉛和高氯酸鉛)為原料，加入一定量的氧化劑(氯酸鉀、過硫酸銨、高錳酸鉀)和堿(氫氧化鈉、氫氧化鉀)，低溫水熱一步反應合成了由納米顆粒聚集而成的PbOh44空心球狀聚集體產物。本專利技術所述PbOh44空心球狀聚集體的可控制備方法，步驟是 (I)將可溶性鉛鹽以O. 10 2. 00g/20mL的量加入蒸餾水中，攪拌下再以O. 01 I. 00g/20mL的量添加表面活性劑，持續攪拌10 30分鐘，使得鉛鹽和表面活性劑完全溶解，得溶液A ;將堿以O. 10 2. 00g/10mL的量加入蒸餾水中，超聲5±1分鐘，使得堿完全溶解，得溶液B ;將氧化劑以O. 10 2. 00g/10mL的量加入蒸餾水中，超聲5±1分鐘，使得氧化劑完全溶解，得溶液C ;(2)將上述溶液B逐滴滴加到溶液A中，攪拌10 30分鐘，使其混合均勻，得溶液D ；(3)將上述溶液C逐滴滴加到溶液D中，攪拌10 30分鐘，使其混合均勻，得溶液E ；(4)將溶液E轉移到反應釜中，密封，放到60 180°C烘箱中，反應I 24小時；(5)待步驟(4)反應結束后，快速將反應釜冷卻至室溫；(6)棄去反應釜內的上清液，產物經水、乙醇先后沖洗各3±1次，再置30 100°C烘箱中烘干4 6小時，得到的黑色粉末狀產物即為PbOu4空心球狀聚集體。其中，步驟(I)所述可溶性鉛鹽是硝酸鉛、氟硅酸鉛、乙酸鉛或高氯酸鉛。其中，步驟(I)所述表面活性劑是聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氫!氧化按、聚乙稀比略燒麗、十~■燒基苯橫酸納或十~■燒基硫酸納。其中，步驟(I)所述堿是氫氧化鈉或氫氧化鉀。其中，步驟(I)所述氧化劑是氯酸鉀、過硫酸銨或高錳酸鉀。上述PbOh44空心球狀聚集體的可控制備方法中，步驟(4)所述烘箱溫度優選為90 180O。上述PbOh44空心球狀聚集體的可控制備方法中，步驟(4)所述反應時間優選為3 12小時上述PbOh44空心球狀聚集體的可控制備方法中，步驟(6)所述烘干溫度優選為50 80 。本專利技術提供了一種立方相PbO1.44空心結構聚集體的一步低溫水熱制備方法，該方法工藝簡單，所得的PbOh44為純相，空心球形貌規整、尺寸均一、分布均勻。現有鉛氧化物的制備方法，產物均為較常見的Pb02、PbO、Pb2O3和Pb3O4,且合成出具有特定規則形貌產物的報道較少。對于鉛氧化物的制備，主要是電化學合成和固相合成方法。電化學合成設備條件要求苛刻、產物較少，難以實現工業化生產；而固相合成則不能很好的控制產物的相純度和尺寸形貌規整度等。與現有技術相比，本專利技術提供的PbO1,空心球狀聚集體的可控制備方法，采用一步低溫水熱法，反應簡單易控；所得產物物相純凈，制備的PbOu4為由納米顆粒聚集而成的尺寸均一、分散性良好的微納空心球結構。通過控制所加表面活性劑的種類和濃度，可調控PbO1.44空心球聚集體的形貌、尺寸和相組成。由于PbO1.44空心球聚集體結構具有大比表面積、高表面活性和特殊的晶體相結構，從而能夠廣泛用作涂料、陶瓷和橡膠的添加劑，還可應用于光學技術及鉛酸電池等領域中，豐富了金屬鉛氧化物的可控制備、研究、開發和利用坐寸ο附圖說明·圖IPbO1.44空心球狀聚集體的XRD衍射結果及其與PbO1.44晶體標準數本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種PbO1.44空心球狀聚集體的可控制備方法，步驟是：？（1）將可溶性鉛鹽以0.10～2.00g/20mL的量加入蒸餾水中，攪拌下再以0.01～1.00g/20mL的量添加表面活性劑，持續攪拌10～30分鐘，使得鉛鹽和表面活性劑完全溶解，得溶液A；將堿以0.10～2.00g/10mL的量加入蒸餾水中，超聲5±1分鐘，使得堿完全溶解，得溶液B；將氧化劑以0.10～2.00g/10mL的量加入蒸餾水中，超聲5±1分鐘，使得氧化劑完全溶解，得溶液C；？（2）將上述溶液B逐滴滴加到溶液A中，攪拌10～30分鐘，使其混合均勻，得溶液D；？（3）將上述溶液C逐滴滴加到溶液D中，攪拌10～30分鐘，使其混合均勻，得溶液E；？（4）將溶液E轉移到反應釜中，密封，放到60～180℃烘箱中，反應1～24小時；？（5）待步驟（4）反應結束后，快速將反應釜冷卻至室溫；？（6）棄去反應釜內的上清液，產物經水、乙醇先后沖洗各3±1次，再置30～100℃烘箱中烘干4～6小時，得到的黑色粉末狀產物即為PbO1.44空心球狀聚集體。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：沈強，趙世強，劉睿，趙陳浩，
申請(專利權)人：山東大學，
類型：發明
國別省市：
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