[发明专利]一种单斜相钨酸铅的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钨酸铅的制备领域，具体涉及一种单斜相钨酸铅的制备方法。

背景技术

钨酸铅(PbWO₄)晶体具有密度高、吸收系数大、辐射短、抗辐照能力强等特点，广泛应用于荧光材料、光学纤维、染料等领域，并能应用于量子对撞机和医学成像领域，因而引起了很多研究者和科学家们的关注。

钨酸铅主要有三种晶体结构：四方晶相钨酸铅(主要存在于白钨矿中)、单斜晶相钨酸铅(主要存在于黑钨矿中，又称单斜相钨酸铅)和高压钨酸铅晶体，其中，四方晶相钨酸铅在自然界中分布较广且实验室容易制备，高压钨酸铅晶体也已经通过多种方法合成得到，而单斜晶相钨酸铅在自然界中分布很少且实验室较难制备。

从目前报道来看，只有极少数研究者通过添加表面活性剂或有机溶剂制备了单斜相钨酸铅，例如，2008年，Jinhu Yang等人(参考文献J.H.Yang，C.H.Lu，H.Su，J.M.Ma，H.M.Cheng and L.M.Qi，Nanotechnology，2008，19，035608.)首次报道了实验室合成的单斜相钨酸铅，具体方法如下：先将一定量(如0.01克)的硫酸葡聚糖-40和一定量的钨酸钠(如0.5mL浓度为0.1mol/L的钨酸钠水溶液)溶于一定量的水中(如9ml)，然后向此混合液中滴加等摩尔量的硝酸铅(如0.5mL浓度为0.1mol/L的硝酸铅水溶液)，沉淀反应后得到单斜相的钨酸铅，但是这种制备方法需要使用添加剂硫酸葡聚糖-40，而硫酸葡聚糖-40市场价格较高，同时，制备过程也较为复杂，成本较高，存在着经济效益问题。同年，印度的Thresiamma George等(参考文献T.George，S.Joseph，A.T.Sunny and S.Mathew，J.Nanopart.Res.，2008，10，567)报道了将等量钨酸钠和硝酸铅在聚乙二醇-200溶剂中发生沉淀反应得到了单斜相钨酸铅，但是从报道文献的X射线衍射谱图可以明显看出，所得产物是单斜晶相和四方晶相的混合相钨酸铅，而且制备过程中使用了有机溶剂，污染环境，制备成本较高，存在着技术问题。2010年，Chunhua Zheng等人(参考文献Chunhua Zheng，Chenguo Hu，etc.CrystEngComm，2010，12，3277-3282，此文献作者已将文献报道的制备方法申请专利，该专利申请的公开号为CN101885511A)报道了在混合熔融盐介质中制备单斜相钨酸铅，具体制备过程如下：将0.35克硝酸铅，0.329克钨酸钠与3克混合盐(LiNO₃/KNO₃＝42.4∶57.6)混合后，加到含3mL氨水(pH＝9)的反应釜中，然后160℃下反应18小时，这种方法虽然得到了单斜相钨酸铅，但是从报道的X射线衍射谱图可以明显看出，得到的产物是单斜晶相和四方晶相的混合相，而且制备过程需要高温高压，耗能较大，成本较高，工艺复杂，存在着技术问题。

公开号为CN 101973583A的中国专利申请公开了一种高闪烁性能钨酸铅粉体的制备方法，包括如下步骤：a)将水溶性铅盐溶液，匀速滴加入pH值≥7的水溶性钨酸盐溶液中，使反应溶液在30～80℃下进行共沉淀化学反应；b)将得到的钨酸铅沉淀进行过滤，清洗，烘干；c)将得到的钨酸铅晶粒进行热处理，所述的热处理条件为：升温速率为2～5℃/min，热处理温度为300～700℃，热处理气氛为空气气氛；得到的粉体即为所述的具有高闪烁性能钨酸铅粉体。虽然该技术方案制备了高闪烁性能的钨酸铅粉体，但该技术方案的产品主要为四方晶相钨酸铅和四方晶相与单斜晶相的混合相钨酸铅，不涉及纯单斜晶相的钨酸铅，而且制备过程通过共沉淀法掺杂了稀土离子或过渡金属离子等。

公开号为CN 101049969A的中国专利申请公开了一种钨酸铅纳米材料的制备方法，具体步骤如下：将钨酸钠和铅盐分别置于容器中，以去离子水为溶剂，加入添加剂，在常温下反应40～60分钟，移入反应釜中，向反应釜中加入去离子水至反应釜容积的60％～70％，密封，在120～160℃下反应3～12小时，将反应釜自然冷却至室温，将所得沉淀物取出，洗涤，离心分离并干燥，将最终产物分散于无水乙醇中，该最终产物即得所需产物，其中，钨酸钠和铅盐的摩尔比为(0.8～1.2)∶1。虽然该技术方案利用添加剂、湿度、pH值、反应时间等条件下制备形貌规则、结晶度高、良好荧光性能的钨酸铅纳米材料，但是该技术方案制备过程相对复杂并需要加入添加剂，制备的纳米材料是自然界中存在较多，实验室容易制备的四方晶相钨酸铅，没有涉及到单斜相钨酸铅且存在着制备工艺相对复杂、工业化生产效益不佳等技术问题。