CN111730063B - 铅纳米线的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铅纳米线的制备方法，包括如下步骤：将铅源溶于有机溶剂中得到含铅溶液；在所述含铅溶液中加入乙酸调节酸碱度至酸性，得到溶胶；将所述溶胶与水、氢氧化钾和晶核表面改性剂混合，得到混合液；使所述混合液进行水热和溶剂热反应，得到铅纳米线。该制备方法的工艺过程及设备简单，无需成本高昂的专用设备，工艺条件容易控制，制备成本低廉、易于工业化生产。

Description

铅纳米线的制备方法
技术领域
本发明涉及纳米材料合成技术领域，特别是涉及一种铅纳米线的制备方法。
背景技术
纳米材料是纳米科技领域中富有活力、研究内容十分丰富的分支，特别在纳米光子器件、电子器件和光电子器件领域中有着广泛的应用前景。其中，金属纳米线是构成纳米光子器件、电子器件、光电子纳米器件的重要组成部分，因而成为纳米材料研究的一个热点。在众多的金属纳米线中，铅纳米线由于具有超导和高反应活性的优势而成为研究的重点之一。
目前铅金属纳米线的制备方法有许多种，如CVD法(化学气相沉积法)、分子束外延法、光刻法或电化学沉积法等等。然而这些制备金属纳米线的工艺方法均需要用到专用设备，设备成本较高，不利于工业化生产。
发明内容
基于此，有必要提供一种所需设备简单、易于工业化生产的铅纳米线的制备方法。
一种铅纳米线的制备方法，包括如下步骤：
将铅源溶于有机溶剂中得到含铅溶液；
在所述含铅溶液中加入乙酸调节酸碱度至酸性，得到溶胶；
将所述溶胶与水、氢氧化钾和晶核表面改性剂混合，得到混合液；
使所述混合液进行水热和溶剂热反应，得到铅纳米线。
上述铅纳米线的制备方法，以铅源为原料，将其在有机溶剂中溶解后加入乙酸调节酸碱度至酸性，铅离子与醋酸根离子络合得到溶胶，然后在氢氧化钾和晶核表面改性剂的作用下进行水热和溶剂热反应，其中氢氧化钾作矿化剂起促进晶化的作用，晶核表面改性用于对晶核表面改性促进晶核稳定，利用水热和溶剂热反应的高反应活性，制得铅纳米线。
该制备方法的工艺过程及设备简单，无需成本高昂的专用设备，工艺条件容易控制，制备成本低廉、易于工业化生产。且该制备方法制得的铅纳米线的结晶稳定性好、纯度高，从XRD可以得知，制得的铅纳米线的晶型为立方形，PDF卡片为#04-0686。该制备方法制得的铅纳米线可广泛应用在传感器、电容器、热敏电阻、光电子器件和卫星探测系统等领域。
在其中一些实施例中，所述晶核表面改性剂选自聚丙烯酸和聚乙烯醇中的至少一种。聚丙烯酸和聚乙烯醇作为表面活性剂可以通过其极性官能团吸附在晶核表面，进而降低表面能，增加晶化过程中晶核的稳定性，还可提高铅纳米线产物的纯度。
在其中一些实施例中，在所述混合液中，所述晶核表面改性剂的加入量为0.2g/L～1g/L。控制晶核表面改性剂的加入量在该范围，以进一步提高晶核的稳定性和铅纳米线产物的纯度，通过控制晶核表面改性剂的加入量还能调控铅纳米线的长径比。
在其中一些实施例中，在所述混合液中，所述氢氧化钾的加入量为200g/L～300g/L。氢氧化钾的加入可以增加水热溶液中反应离子的活性，控制氢氧化钾的加入量在该范围，以更好地促进晶化，进而进一步提高晶核的稳定性和铅纳米线产物的纯度。
在其中一些实施例中，所述铅源为醋酸铅和硝酸铅中的至少一种。可理解，铅源还可为其他可与有机溶剂互溶的铅盐。进一步优选地，铅源可为醋酸铅，醋酸铅能在乙酸调节酸碱度至酸性时更好地与醋酸根离子络合，且乙酸还能对醋酸铅的水解起到一定的抑制作用。
在其中一些实施例中，所述有机溶剂为乙二醇甲醚和乙二醇乙醚中的至少一种，其作用是用于溶解铅源，且同时也作为溶剂热反应的有机溶剂。
作为一优选的实施例，所述铅源为醋酸铅，所述含铅溶液的浓度为0.8mol/L～1.5mol/L。
在其中一些实施例中，在所述含铅溶液中加入乙酸调节酸碱度至酸性，得到溶胶的步骤中，还包括：
在所述含铅溶液中加入稳定剂的步骤。加入稳定剂以提高溶胶的稳定性。
在其中一些实施例中，所述稳定剂为乙酰丙酮；乙酰丙酮起到帮助络合稳定的作用，进而促使制得的溶胶更加稳定。
在其中一些实施例中，在所述溶胶中，所述稳定剂的体积含量为15％～20％。
在其中一些实施例中，加入所述乙酸调节所述酸碱度至pH值为2～4，如此避免后续制得的混合液在水热和溶剂热反应之前就开始晶化影响产物形貌和纯度的问题。
在其中一些实施例中，所述将所述溶胶与水、氢氧化钾和晶核表面改性剂混合，得到混合液的步骤包括如下步骤：
先将所述溶胶与所述水混合，再加入所述氢氧化钾和所述晶核表面改性剂混合，得到所述混合液；
其中，所述溶胶与所述水混合后的溶液中铅离子的浓度为0.1mol/L～0.3mol/L。先将溶胶与水混合，并控制其中铅离子的浓度在该范围，以便于氢氧化钾和晶核表面改性剂在溶胶与水混合的溶液中更好地溶解并在后续水热和溶剂热中更好地发挥晶化作用。
在其中一些实施例中，所述水热和溶剂热反应的条件为于170℃～260℃下反应18h～24h。该温度范围的反应温度可以提高形核率并为晶核生长提供更高的反应驱动力，且充足的反应时间时长，可以保证晶核生长更充分。
附图说明
图1为实施例1制得的产物的XRD图；
图2为实施例1制得的产物的SEM图；
图3为对比例1制得的产物的SEM图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明一实施方式提供了一种铅纳米线的制备方法，包括如下步骤S10～S40。
步骤S10：将铅源溶于有机溶剂中得到含铅溶液。
该制备方法以铅源为原料，将其在有机溶剂中溶解后得到含铅溶液。有机溶剂的作用是用于溶解铅源，且同时也作为溶剂热反应的有机溶剂。
在其中一些实施例中，铅源为醋酸铅和硝酸铅中的至少一种。可理解，铅源还可为其他可与有机溶剂互溶的铅源。
在其中一些实施例中，有机溶剂为乙二醇甲醚和乙二醇乙醚中的至少一种。
进一步优选地，铅源可为醋酸铅，醋酸铅能在乙酸调节酸碱度至酸性时更好地与醋酸根离子络合。
作为一优选的实施例，铅源为醋酸铅，含铅溶液的浓度为0.8mol/L～1.5mol/L。进一步地，含铅溶液的浓度可为1mol/L～1.3mol/L。
步骤S20：在含铅溶液中加入乙酸调节酸碱度至酸性，得到溶胶。
步骤S20在含铅溶液中加入乙酸调节酸碱度至酸性，以使铅离子与醋酸根离子络合得到溶胶。值得说明的是，步骤S20中加入的乙酸还能对醋酸铅的水解起到一定的抑制作用。
在其中一些实施例中，在含铅溶液中加入乙酸调节酸碱度至酸性，得到溶胶的步骤S20中，还包括：
在含铅溶液中加入稳定剂的步骤，其中稳定剂为乙酰丙酮。乙酰丙酮起到帮助络合稳定的作用，进而促使制得的溶胶更加稳定。
在其中一些实施例中，在溶胶中，稳定剂的体积含量为15％～20％；其中，稳定剂的体积含量是指溶胶中所加入的稳定剂的体积占溶胶的体积的比例。进一步地，在溶胶中，稳定剂的体积含量为16％～18％。
在其中一些实施例中，加入乙酸调节酸碱度至pH值为2～4，如此避免后续制得的混合液在水热和溶剂热反应之前就开始晶化影响产物形貌和纯度的问题。进一步地，在调节酸碱度之后，还包括将调节酸碱度之后的溶液混合均匀，并静置的步骤。
步骤S30：将溶胶与水、氢氧化钾和晶核表面改性剂混合，得到混合液。
其中氢氧化钾作矿化剂起促进晶化的作用，晶核表面改性剂用于对晶核表面改性促进晶核稳定。
在其中一些实施例中，晶核表面改性剂为高分子表面活性剂；进一步地，晶核表面改性剂选自聚丙烯酸和聚乙烯醇中的至少一种。聚丙烯酸和聚乙烯醇作为表面活性剂可以通过其极性官能团吸附在晶核表面，进而降低表面能，增加晶化过程中晶核的稳定性，还可提高铅纳米线产物的纯度。
进一步地，在混合液中，晶核表面改性剂的加入量为0.2g/L～1g/L。控制晶核表面改性剂的加入量在该范围，以进一步提高晶核的稳定性和铅纳米线产物的纯度，通过控制晶核表面改性剂的加入量还能调控铅纳米线的长径比。
更进一步地，在混合液中，晶核表面改性剂的加入量为0.4g/L～0.8g/L。
在其中一些实施例中，在混合液中，氢氧化钾的加入量为200g/L～300g/L。氢氧化钾的加入可以增加水热溶液中反应离子的活性，控制氢氧化钾的加入量在该范围，以更好地促进晶化，进而进一步提高晶核的稳定性和铅纳米线产物的纯度。进一步地，在混合液中，氢氧化钾的加入量为240g/L～280g/L。
在其中一些实施例中，将溶胶与水、氢氧化钾和晶核表面改性剂混合，得到混合液的步骤S30包括如下步骤：
先将溶胶与水混合，再加入氢氧化钾和晶核表面改性剂混合，得到混合液；
其中，溶胶与水混合后的溶液中铅离子的浓度为0.1mol/L～0.3mol/L。先将溶胶与水混合，并控制其中铅离子的浓度在该范围，以便于氢氧化钾和晶核表面改性剂在溶胶与水混合的溶液中更好地溶解并在后续水热和溶剂热中更好地发挥晶化作用。进一步地，溶胶与水混合后的溶液中铅离子的浓度为0.15mol/L～0.25mol/L。
步骤S40：使混合液进行水热和溶剂热反应，得到铅纳米线。
在其中一些实施例中，水热和溶剂热反应的条件为于170℃～260℃下反应18h～24h。该温度范围的反应温度可以提高形核率并为晶核生长提供更高的反应驱动力，且充足的反应时间时长，可以保证晶核生长更充分。进一步地，水热和溶剂热反应的条件为于200℃～240℃下反应20h～24h。
进一步地，在水热和溶剂热反应之后且在得到铅纳米线的步骤之前，还包括用水、乙醇洗涤反应产物、过滤及干燥的步骤。
上述铅纳米线的制备方法，以铅源为原料，将其在有机溶剂中溶解后加入乙酸调节酸碱度至酸性，铅离子与醋酸根离子络合得到溶胶，然后在氢氧化钾和晶核表面改性剂的作用下进行水热和溶剂热反应，其中氢氧化钾作矿化剂起促进晶化的作用，晶核表面改性用于对晶核表面改性促进晶核稳定，利用溶剂热反应的高反应活性，制得铅纳米线。
该制备方法的工艺过程及设备简单，无需成本高昂的专用设备，工艺条件容易控制，制备成本低廉、易于工业化生产，且填补了采用水热和溶剂热法制备金属纳米线的空白。
且该制备方法制得的铅纳米线的结晶稳定性好、纯度高，从XRD可以得知，制得的铅纳米线的晶型为立方形，PDF卡片为#04-0686。该制备方法制得的铅纳米线可广泛应用在传感器、电容器、热敏电阻、光电子器件和卫星探测系统等领域。
以下为具体实施例。
实施例1
采用水热法和溶剂热法制备铅纳米线，包括以下步骤：
1)称取一定质量的PbC4H6O4·3H2O于干净的烧杯中，加入乙二醇甲醚，并用磁力搅拌器搅拌50min至均匀，配制成1mol/L的PbC4H6O4·3H2O溶液。
2)向上述溶液中加入乙酰丙酮，并加入乙酸将溶液的pH值调至4，磁力搅拌3小时，然后将溶液放置在空气中静置24小时，形成均一透明呈淡黄色的溶胶。控制乙酰丙酮的加入量，以使其在溶胶中的体积含量为15％。
3)取上述溶胶与去离子水混合，混合后铅离子的浓度为0.2mol/L。
4)在步骤3)混合之后的物料中加入PAA(聚丙烯酸，晶核表面改性剂)和KOH(矿化剂)混合得到混合液，以使PAA(聚丙烯酸)及KOH在混合液中的浓度分别为0.5g/L及250g/L。
4)搅拌后转移至反应釜，控制反应釜内胆中的反应物料体积达到反应釜内胆容积的70％～90％。将反应釜置于200℃下反应20h。反应结束后，让反应釜自然冷却到室温，卸釜后，用去离子水和无水乙醇反复洗涤反应产物，过滤、烘干，得到铅纳米线。
实施例2
采用水热法和溶剂热法制备铅纳米线，包括以下步骤：
1)称取一定质量的PbC4H6O4·3H2O于干净的烧杯中，加入乙二醇甲醚，并用磁力搅拌器搅拌50min至均匀，配制成1mol/L的PbC4H6O4·3H2O溶液。
2)向上述溶液中加入乙酰丙酮，并加入乙酸将溶液的pH值调至2，磁力搅拌3小时，然后将溶液放置在空气中静置24小时，形成均一透明呈淡黄色的溶胶。控制乙酰丙酮的加入量，以使其在溶胶中的体积含量为15％。
3)取上述溶胶与去离子水混合，混合后铅离子的浓度为0.2mol/L。
4)在步骤3)混合之后的物料中加入PAA(聚丙烯酸，晶核表面改性剂)和KOH(矿化剂)混合得到混合液，以使PAA(聚丙烯酸)及KOH在混合液中的浓度分别为0.5g/L及250g/L。
4)搅拌后转移至反应釜，控制反应釜内胆中的反应物料体积达到反应釜内胆容积的70％～90％。将反应釜置于200℃下反应20h。反应结束后，让反应釜自然冷却到室温，卸釜后，用去离子水和无水乙醇反复洗涤反应产物，过滤、烘干，得到铅纳米线。
实施例3
采用水热法和溶剂热法制备铅纳米线，包括以下步骤：
1)称取一定质量的PbC4H6O4·3H2O于干净的烧杯中，加入乙二醇甲醚，并用磁力搅拌器搅拌50min至均匀，配制成1mol/L的PbC4H6O4·3H2O溶液。
2)向上述溶液中加入乙酰丙酮，并加入乙酸将溶液的pH值调至4，磁力搅拌3小时，然后将溶液放置在空气中静置24小时，形成均一透明呈淡黄色的溶胶。控制乙酰丙酮的加入量，以使其在溶胶中的体积含量为20％。
3)取上述溶胶与去离子水混合，混合后铅离子的浓度为0.2mol/L。
4)在步骤3)混合之后的物料中加入PAA(聚丙烯酸，晶核表面改性剂)和KOH(矿化剂)混合得到混合液，以使PAA(聚丙烯酸)及KOH在混合液中的浓度分别为0.5g/L及250g/L。
4)搅拌后转移至反应釜，控制反应釜内胆中的反应物料体积达到反应釜内胆容积的70％～90％。将反应釜置于200℃下反应20h。反应结束后，让反应釜自然冷却到室温，卸釜后，用去离子水和无水乙醇反复洗涤反应产物，过滤、烘干，得到铅纳米线。
实施例4
采用水热法和溶剂热法制备铅纳米线，包括以下步骤：
1)称取一定质量的PbC4H6O4·3H2O于干净的烧杯中，加入乙二醇甲醚，并用磁力搅拌器搅拌50min至均匀，配制成1mol/L的PbC4H6O4·3H2O溶液。
2)向上述溶液中加入乙酰丙酮，并加入乙酸将溶液的pH值调至4，磁力搅拌3小时，然后将溶液放置在空气中静置24小时，形成均一透明呈淡黄色的溶胶。控制乙酰丙酮的加入量，以使其在溶胶中的体积含量为18％。
3)取上述溶胶与去离子水混合，混合后铅离子的浓度为0.2mol/L。
4)在步骤3)混合之后的物料中加入PAA(聚丙烯酸，晶核表面改性剂)和KOH(矿化剂)混合得到混合液，以使PAA(聚丙烯酸)及KOH在混合液中的浓度分别为0.5g/L及250g/L。
4)搅拌后转移至反应釜，控制反应釜内胆中的反应物料体积达到反应釜内胆容积的70％～90％。将反应釜置于200℃下反应20h。反应结束后，让反应釜自然冷却到室温，卸釜后，用去离子水和无水乙醇反复洗涤反应产物，过滤、烘干，得到铅纳米线。
实施例5
采用水热法和溶剂热法制备铅纳米线，包括以下步骤：
1)称取一定质量的PbC4H6O4·3H2O于干净的烧杯中，加入乙二醇甲醚，并用磁力搅拌器搅拌50min至均匀，配制成1mol/L的PbC4H6O4·3H2O溶液。
2)向上述溶液中加入乙酰丙酮，并加入乙酸将溶液的pH值调至4，磁力搅拌3小时，然后将溶液放置在空气中静置24小时，形成均一透明呈淡黄色的溶胶。控制乙酰丙酮的加入量，以使其在溶胶中的体积含量为15％。
3)取上述溶胶与去离子水混合，混合后铅离子的浓度为0.2mol/L。
4)在步骤3)混合之后的物料中加入PAA(聚丙烯酸，晶核表面改性剂)和KOH(矿化剂)混合得到混合液，以使PAA(聚丙烯酸)及KOH在混合液中的浓度分别为1g/L及200g/L。
4)搅拌后转移至反应釜，控制反应釜内胆中的反应物料体积达到反应釜内胆容积的70％～90％。将反应釜置于200℃下反应20h。反应结束后，让反应釜自然冷却到室温，卸釜后，用去离子水和无水乙醇反复洗涤反应产物，过滤、烘干，得到铅纳米线。
实施例6
采用水热法和溶剂热法制备铅纳米线，包括以下步骤：
1)称取一定质量的PbC4H6O4·3H2O于干净的烧杯中，加入乙二醇甲醚，并用磁力搅拌器搅拌50min至均匀，配制成1mol/L的PbC4H6O4·3H2O溶液。
2)向上述溶液中加入乙酰丙酮，并加入乙酸将溶液的pH值调至4，磁力搅拌3小时，然后将溶液放置在空气中静置24小时，形成均一透明呈淡黄色的溶胶。控制乙酰丙酮的加入量，以使其在溶胶中的体积含量为15％。
3)取上述溶胶与去离子水混合，混合后铅离子的浓度为0.2mol/L。
4)在步骤3)混合之后的物料中加入PAA(聚丙烯酸，晶核表面改性剂)和KOH(矿化剂)混合得到混合液，以使PAA(聚丙烯酸)及KOH在混合液中的浓度分别为0.2g/L及300g/L。
4)搅拌后转移至反应釜，控制反应釜内胆中的反应物料体积达到反应釜内胆容积的70％～90％。将反应釜置于200℃下反应20h。反应结束后，让反应釜自然冷却到室温，卸釜后，用去离子水和无水乙醇反复洗涤反应产物，过滤、烘干，得到铅纳米线。
实施例7
采用水热法和溶剂热法制备铅纳米线，包括以下步骤：
1)称取一定质量的PbC4H6O4·3H2O于干净的烧杯中，加入乙二醇甲醚，并用磁力搅拌器搅拌50min至均匀，配制成1mol/L的PbC4H6O4·3H2O溶液。
2)向上述溶液中加入乙酰丙酮，并加入乙酸将溶液的pH值调至4，磁力搅拌3小时，然后将溶液放置在空气中静置24小时，形成均一透明呈淡黄色的溶胶。控制乙酰丙酮的加入量，以使其在溶胶中的体积含量为15％。
3)取上述溶胶与去离子水混合，混合后铅离子的浓度为0.2mol/L。
4)在步骤3)混合之后的物料中加入PAA(聚丙烯酸，晶核表面改性剂)和KOH(矿化剂)混合得到混合液，以使PAA(聚丙烯酸)及KOH在混合液中的浓度分别为0.5g/L及250g/L。
4)搅拌后转移至反应釜，控制反应釜内胆中的反应物料体积达到反应釜内胆容积的70％～90％。将反应釜置于260℃下反应18h。反应结束后，让反应釜自然冷却到室温，卸釜后，用去离子水和无水乙醇反复洗涤反应产物，过滤、烘干，得到铅纳米线。
实施例8
采用水热法和溶剂热法制备铅纳米线，包括以下步骤：
1)称取一定质量的PbC4H6O4·3H2O于干净的烧杯中，加入乙二醇甲醚，并用磁力搅拌器搅拌50min至均匀，配制成1mol/L的PbC4H6O4·3H2O溶液。
2)向上述溶液中加入乙酰丙酮，并加入乙酸将溶液的pH值调至4，磁力搅拌3小时，然后将溶液放置在空气中静置24小时，形成均一透明呈淡黄色的溶胶。控制乙酰丙酮的加入量，以使其在溶胶中的体积含量为15％。
3)取上述溶胶与去离子水混合，混合后铅离子的浓度为0.2mol/L。
4)在步骤3)混合之后的物料中加入PAA(聚丙烯酸，晶核表面改性剂)和KOH(矿化剂)混合得到混合液，以使PAA(聚丙烯酸)及KOH在混合液中的浓度分别为0.5g/L及250g/L。
4)搅拌后转移至反应釜，控制反应釜内胆中的反应物料体积达到反应釜内胆容积的70％～90％。将反应釜置于170℃下反应24h。反应结束后，让反应釜自然冷却到室温，卸釜后，用去离子水和无水乙醇反复洗涤反应产物，过滤、烘干，得到铅纳米线。
实施例9
采用水热法和溶剂热法制备铅纳米线，包括以下步骤：
1)称取一定质量的PbC4H6O4·3H2O于干净的烧杯中，加入乙二醇甲醚，并用磁力搅拌器搅拌50min至均匀，配制成1mol/L的PbC4H6O4·3H2O溶液。
2)向上述溶液中未加入乙酰丙酮，并加入乙酸将溶液的pH值调至4，磁力搅拌3小时，然后将溶液放置在空气中静置24小时，形成均一透明呈淡黄色的溶胶。
3)取上述溶胶与去离子水混合，混合后铅离子的浓度为0.2mol/L。
4)在步骤3)混合之后的物料中加入PAA(聚丙烯酸，晶核表面改性剂)和KOH(矿化剂)混合得到混合液，以使PAA(聚丙烯酸)及KOH在混合液中的浓度分别为0.5g/L及250g/L。
4)搅拌后转移至反应釜，控制反应釜内胆中的反应物料体积达到反应釜内胆容积的70％～90％。将反应釜置于200℃下反应20h。反应结束后，让反应釜自然冷却到室温，卸釜后，用去离子水和无水乙醇反复洗涤反应产物，过滤、烘干，得到铅纳米线。
实施例10
采用水热法和溶剂热法制备铅纳米线，包括以下步骤：
1)称取一定质量的PbC4H6O4·3H2O于干净的烧杯中，加入乙二醇甲醚，并用磁力搅拌器搅拌50min至均匀，配制成1mol/L的PbC4H6O4·3H2O溶液。
2)向上述溶液中加入乙酰丙酮，并加入乙酸将溶液的pH值调至4，磁力搅拌3小时，然后将溶液放置在空气中静置24小时，形成均一透明呈淡黄色的溶胶。控制乙酰丙酮的加入量，以使其在溶胶中的体积含量为15％。
3)取上述溶胶与去离子水混合，混合后铅离子的浓度为0.2mol/L。
4)在步骤3)混合之后的物料中加入PVA(聚乙烯醇，晶核表面改性剂)和KOH(矿化剂)混合得到混合液，以使PVA(聚乙烯醇)及KOH在混合液中的浓度分别为0.5g/L及250g/L。
4)搅拌后转移至反应釜，控制反应釜内胆中的反应物料体积达到反应釜内胆容积的70％～90％。将反应釜置于200℃下反应20h。反应结束后，让反应釜自然冷却到室温，卸釜后，用去离子水和无水乙醇反复洗涤反应产物，过滤、烘干，得到铅纳米线。
对比例1
采用水热法和溶剂热法制备铅纳米线，包括以下步骤：
1)称取一定质量的PbC4H6O4·3H2O于干净的烧杯中，加入乙二醇甲醚，并用磁力搅拌器搅拌50min至均匀，配制成1mol/L的PbC4H6O4·3H2O溶液。
2)向上述溶液中加入乙酰丙酮，并加入乙酸将溶液的pH值调至4，磁力搅拌3小时，然后将溶液放置在空气中静置24小时，形成均一透明呈淡黄色的溶胶。控制乙酰丙酮的加入量，以使其在溶胶中的体积含量为15％。
3)取上述溶胶与去离子水混合，混合后铅离子的浓度为0.2mol/L。
4)在步骤3)混合之后的物料中加入PAA(聚丙烯酸)和NaOH混合得到混合液，以使PAA(聚丙烯酸)及NaOH在混合液中的浓度分别为0.5g/L及250g/L。
4)搅拌后转移至反应釜，控制反应釜内胆中的反应物料体积达到反应釜内胆容积的70％～90％。将反应釜置于200℃下反应20h。反应结束后，让反应釜自然冷却到室温，卸釜后，用去离子水和无水乙醇反复洗涤反应产物，过滤、烘干，得到无定形铅。
实施例1～10及对比例1的各反应工艺参数如下表1所示。
表1
Figure BDA0002536643120000121
Figure BDA0002536643120000131
对上述实施例1～10和对比例1制得的产物进行SEM(扫描电镜)检测和XRD性能检测，根据检测结果得知，实施例1～10制得的产物均为纳米线状的金属铅。具体地，实施例1制得的产物的XRD图如图1所示，从图1中可以看出XRD的衍射峰很强，说明其结晶好、纯度高，此外通过比对，发现其为立方晶型的金属铅，PDF卡片为#04-0686。实施例1制得的产物的SEM图如图2所示，从图2中可以看出，产物形貌为明显的纳米线状。对比例1制得的产物的SEM图，如图3所示，从中可知，对比例1制得的产物没有特定的形貌的金属铅，无法制得铅纳米线。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种铅纳米线的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将铅源溶于有机溶剂中，得到含铅溶液；所述有机溶剂为乙二醇甲醚和乙二醇乙醚中的至少一种；
在所述含铅溶液中加入乙酸调节酸碱度至酸性，得到溶胶；
将所述溶胶与水、氢氧化钾和晶核表面改性剂混合，得到混合液；
使所述混合液进行水热和溶剂热反应，得到铅纳米线。
2.如权利要求1所述的铅纳米线的制备方法，其特征在于，所述晶核表面改性剂选自聚丙烯酸和聚乙烯醇中的至少一种。
3.如权利要求2所述的铅纳米线的制备方法，其特征在于，在所述混合液中，所述晶核表面改性剂的加入量为0.2g/L～1g/L。
4.如权利要求1所述的铅纳米线的制备方法，其特征在于，在所述混合液中，所述氢氧化钾的加入量为200g/L～300g/L。
5.如权利要求1所述的铅纳米线的制备方法，其特征在于，所述铅源为醋酸铅和硝酸铅中的至少一种。
6.如权利要求5所述的铅纳米线的制备方法，其特征在于，所述铅源为醋酸铅，所述含铅溶液的浓度为0.8mol/L～1.5mol/L。
7.如权利要求6所述的铅纳米线的制备方法，其特征在于，所述含铅溶液的浓度为1mol/L～1.3mol/L。
8.如权利要求1至7任一项所述的铅纳米线的制备方法，其特征在于，在所述含铅溶液中加入乙酸调节酸碱度至酸性，得到溶胶的步骤中，还包括：
在所述含铅溶液中加入稳定剂的步骤。
9.如权利要求8所述的铅纳米线的制备方法，其特征在于，所述稳定剂为乙酰丙酮。
10.如权利要求8所述的铅纳米线的制备方法，其特征在于，在所述溶胶中，所述稳定剂的体积含量为15％～20％。
11.如权利要求1至7任一项所述的铅纳米线的制备方法，其特征在于，加入所述乙酸调节所述酸碱度至pH值为2～4。
12.如权利要求1至7任一项所述的铅纳米线的制备方法，其特征在于，所述将所述溶胶与水、氢氧化钾和晶核表面改性剂混合，得到混合液的步骤包括如下步骤：
先将所述溶胶与所述水混合均匀，再加入所述氢氧化钾和所述晶核表面改性剂混合，得到所述混合液；
其中，所述溶胶与所述水混合后的溶液中铅离子的浓度为0.1mol/L～0.3mol/L。
13.如权利要求1至7任一项所述的铅纳米线的制备方法，其特征在于，所述水热和溶剂热反应的条件为于170℃～260℃下反应18h～24h。
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