钼酸铅的应用

【背景及概况】^[1][2]

钼酸通常指原钼酸，亦称仲钼酸、偏钼酸。分子式H₂MoO₄，白色或浅黄色六方晶体。相对密度3.12，热至 70℃失去一分子水。含水分子式H₂MoO₄·H₂O，黄色单斜晶体，相对密度3.11 (15/4℃)。两者均微溶于冷水和稀酸，易溶于热水、氨水和氢氧化钠溶液。向热的钼酸铵溶液中加入硝酸至pH=3-4时，析出沉淀即得。很纯的钼酸可由氯氧化钼水解而制得。钼酸及其盐用于制备金属钼、催化剂、化学试剂、医药、电镀着色剂、油画颜料、媒染剂等。

作为其中一类新型光催化剂，钼酸盐的形貌可塑性强、物化性质独特，在各个领域有广阔的应用前景。关于钼酸盐的报道主要集中在钼酸铋Bi₂MoO₆、钼酸铅PbMoO₄、钼酸镍NiMoO₄、钼酸钙CaMoO₄、钼酸锌ZnMoO₄等，合成钼酸盐的方法发展到现今有很多创新之处，主要有水热法、溶剂热法、沉淀法、固相法、前驱体法、微波辅助法等。钼酸铅化学式为MoO₄Pb，CAS为10190-55-3，分子量367.15800。可以用氧化铅PbO与MoO₃在340℃开始反应生成PbMoO4，500～600℃很快反应生成钼酸铅。钼酸铅可用于制造参量振荡器、倍频、声光器件、光学调制器等。

【制备】^[1]

钼酸铅单晶的制备一般采用籽晶提拉法或坩埚下降法，即将氧化铅和氧化钼，按照1：1摩尔比混合，高温下生长。但由于固体粉末氧化铅和氧化钼较难混合均匀，并且在高温下有不同程度挥发，使得生长的晶体化学成分偏离原配比，晶体质量下降。也可先合成钼酸铅多晶原料，再在坩埚内进行高温提拉/下降生长，此法制备的钼酸铅单晶性能品质较优良。合成方法一般采用沉淀法制备，即以可溶性铅盐和七钼酸铵为原料，在水溶液中生成钼酸铅沉淀。但此方法也存在一定问题：沉淀出的钼酸铅颗粒细小，近似牛乳状，难以过滤，易吸附杂质，烘干后的原料颜色发黄，较难得到最终化学计量产品。

针对上述已有技术存在的不足，提供一种能有效解决固体粉末混料难或湿法过滤难、高温下挥发等问题，成分稳定，杂质含量低的合成钼酸铅的方法。具体如下：选择不溶性铅盐，如碳酸铅（PbCO₃）、碱式碳酸铅（2PbCO₃·Pb(OH)₂）等和不溶性钼酸铵，如四钼酸铵（(NH₄)₂Mo₄O₁₃·2H₂O，ATM）、八钼酸铵（(NH₄)₄Mo₈O₂₆，AOM）、十二钼酸铵（(NH₄)₂Mo₁₂MoO₄₀·6H₂O，AMM），在纯水中混合、加热搅拌洗涤，再固液分离，分离出杂质元素，然后焙烧合成钼酸铅。操作时，可选择高纯度不溶性铅盐、不溶性钼酸铵，不溶性铅盐和不溶性钼酸铵中的Pb：Mo摩尔比为1：1，进行粉碎研磨后，加入纯水，固液比1：（3～5）；用酸/碱调节pH值5.5～7.0，搅拌，加热至沸腾；1～1.5小时后，停止加热和搅拌，固液分离、烘干固体；最后将分离出的固体放置480～500℃焙烧4～5小时，得到钼酸铅。

【应用】^[1][3]

拥有美好发展前景和巨大应用潜力的钼酸盐材料在降解环境污染物方面不容小觑。钼酸盐材料能够很好地应用于降解污染物，农药，抗生素，染料，且能够应用于产氢，NO 氧化，固氮，还原 CO₂方面等。由于独特的几何构型和特殊的微观结构，钼酸盐材料在光致发光和光催化领域能够获得很好的应用。钼酸铅（PbMoO₄）晶体是一种优良的声光介质材料，具有高的声光品质因数MZ≥36.0×10^-18s3/g，低的声损耗，良好的声阻抗匹配，可作为声光调铺器和声光偏转器为光调制晶体，是现代主要声光晶体材料，广泛地用于激光显示、印刷、打印和传真等领域，以及电视及大屏幕显示器的扫描、光子计算机的光存储器及激光通信等方面。举例如下：

一种管状钼酸铅纳米材料，其中钼酸铅纳米管的长度为1-2um，纳米管的直径约为 100- 150nm。制备方法包括以下步骤：

步骤一、将钼酸钠溶于去离子水，形成钼酸钠水溶液，调节溶液中的MoO₄^2-离子的浓度为1.5~2.5mol/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1.5~2.5mol/L；

步骤三、将草酸钾溶于去离子水，形成草酸钾水溶液，调节溶液中的草酸根离子的浓度为1.5~2.5mol/L；

步骤四、将步骤二制得的硝酸铅水溶液和步骤三制得的草酸钾水溶液相混合，得 到草酸铅沉淀溶液；

步骤五、将步骤一制得的钼酸钠水溶液与步骤四制得的草酸铅沉淀溶液按照体积比为1：1的比例在容器中进行混合，得到混合溶液A；然后将装有混合溶液A的容器放入超声波中进行超声处理，超声功率为1000-2000W，超声时间为30-60分钟；超声结束后，对容器中的所得反应产物进行过滤，洗涤，烘干后，即制备出管状钼酸铅纳米材料。

【参考文献】

[1] 唐军利. 一种合成钼酸铅的方法. CN201010604487.6，申请日2010-12-24

[2] 王尹.钼酸银/钼酸铅复合材料的制备、改性及其光催化性能研究.华中农业大学2017-06-01

[3] 杨琳琳;王永刚;王黎;张俊;王玉江;王晓峰.一种管状钼酸铅纳米材料的制备方法. CN201610295518.1，申请日2016-05-06