PDF《Β- PbO 2 纳米棒及 Pb3O 4 纳米晶的制备与表征》

4 Vo l .

23 高等学校化学学报No.

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2 年7月CHEM ICAL JOU RNAL O F CH I N ESE UN I V ERSIT IES

1223 ~

1226 溶液进行检验, 没有观察到黄色 PbC rO

4 沉淀生成, 表明反应进行得很完全. 1.

3 Pb3O4 的制备 将合成的 Β2PbO

2 放在蒸发皿中, 置于箱式电阻炉内, 在(420±5) ℃下控制热解

4 ~

6 h, 即得到鲜 红色的 Pb3O

4 (样品 2).

2 结果与讨论 2.

1 反应原理 在碱性溶液中以氧化铅( ) 盐为氧化剂是一种十分简便的制备 PbO

2 的方法 . 本文合成 PbO

2 的 方程式如下: Pb (A c) 2+ N aC lO + 2N aOH PbO 2+ N aC l+ 2N aA c+ H 2O 上述反应的两个电极反应为 C lO - + H 2O + 2e C l - + 2OH - , E

0 1= 0.

89 V PbO 2+ H 2O + 2e HPbO -

2 + OH - , E

0 2= 0.

38 V E

0 = E

0 1- E

0 2= 0.

51 V 从标准电极电位可以看出上述反应能够进行完全 . 制备 Pb3O

4 的反应式如下: 3PbO

2 Pb3O 4+ O

2 2.

2 反应条件对 PbO2 产物的影响 2. 2.

1 pH 的影响 在加入相同量的氧化剂N aC lO , 且反应温度相同的条件下, Pb (A c)

2 溶液的 pH 值对最终的反应产物有很大影响 . 从图

1 可以看出, 当起始 pH = 4.

0 时, 产物主要为 Β2PbO

2 和Pb7O 8C l2 的混合物;

当起始 pH ≥12.

0 时, 产物为 Α 2PbO

2 和Β2PbO

2 的混合物;

而当 pH = 9.

0 时, 合 成出来的产物为纯相的 Β2PbO

2 . 可见控制反应起始溶液的pH 值对于得到纯相 Β2PbO

2 至关重要 . Fig.

1 XRD patterns of Β-PbO2 synthesized in different original pH values Α 2PbO 2;

3 Pb7O 8Cl2;

Starting pH: a. 4. 0, b . 9. 0, c . 12. 0. 2. 2.

2 氧化剂N aC lO 用量对反应产物的影响 在 开始反应时 Pb (A c)

2 溶液的 pH 值和反应温度等条 件都相同的情况下, 氧化剂N aC lO 的用量对最终 反应产物也有较大的影响 . 称取

2 份10 g Pb (A c)

2 固体, 分别加入

50 mL 和100 mL N aC lO 溶液, 利用X射线衍射 (XRD ) 对上述两种条件下合成出的 物质进行物相分析, 结果显示前一个条件下合成出 的物质为 PbO

2 与Pb4O 3C l2・H 2O 3PbO ・PbC l2・ H 2O 的混合物, 而后者合成出来的物质为纯相的 Β2 PbO

2 . 这主要是因为氧化剂N aC lO 用量较少时会 导致氧化反应不完全, 使得二价铅不能全部被氧化 为四价 . 2. 2.

3 反应温度的影响 在20 ℃(室温) 和50,

90 及100 ℃四种温度下分别进行合成实验, X 射线衍 射结果显示

20 ℃时合成的产物为非晶,

50 ℃时产物(Α 2PbO 2) 的结晶度提高, 而90 ℃和100 ℃时产物 均为纯相的 Β2PbO

2 . 可见, 随着反应温度的提高, 反应产物由 Α型向 Β型转变 . 2. 2.

4 反应时间的影响 在90 ℃下分别反应 2, 4,

6 h, 合成出来的产物用 X 射线衍射进行物相分 析, 结果显示随着反应时间的延长, 产物 PbO

2 的结晶度也逐渐提高. 2.

3 PbO2 的热解温度和时间的影响 实验表明, 当热解温度为

520 ℃时, 得到的产物为黄色的 PbO , 而热解温度为

320 ℃时得到的产 物为橙色的 Pb2O 3, 只有在

420 ℃下热解才能得到鲜红色的 Pb3O

4 . 除此之外, 热解时间对制备纯相的

4 2

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4 也有很大影响, 对不同热解时间得到的产物用X 射线衍射进行表征, 结果显示热解

2 h 时得到 的产物为 PbO

2 和Pb2O

3 的混合物, 而热解

8 h 时得到的是 Pb3O