專利名稱：一種以模板法制備超細(xì)氧化鎢的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米材料技術(shù)領(lǐng)域的制備方法，具體是一種以模板法制備超細(xì)氧化鎢的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題的日益加劇以及人類對(duì)綠色氫能源的向往，人們逐漸認(rèn)識(shí)到半導(dǎo)體氧化物作為光催化劑，具有高效節(jié)能、清潔無(wú)毒、無(wú)二次污染和工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有超強(qiáng)的光催化降解氧化能力，使其在污水處理及生活用水的深度處理等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。納米氧化鎢因具有較寬的光吸收帶、光穩(wěn)定性和價(jià)格便宜、容易制備等特點(diǎn)，使其納米材料具有較強(qiáng)的光催化能力，是一種非常高效的光催化劑。目前制備氧化鎢粉體的方法比較多，常用的制備方法有氣相法、液相法和固相法等。采用液相法制備氧化鎢比較普遍，但是在液相法制備過(guò)程中，由于三氧化鎢溶膠的穩(wěn)定性差、粘度小，一般都會(huì)采用加入表面活性劑來(lái)改善其穩(wěn)定性和粘度，但是最后所制得的氧化鎢粉體中都含有較多的表面活性劑與吸附物，從而導(dǎo)致其光催化性能下降。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以模板法制備超細(xì)氧化鎢的方法。本發(fā)明所用的原料簡(jiǎn)單易得，成本低廉，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。制備工藝簡(jiǎn)潔，得到的氧化鎢顆粒小，純度高，分布均勻，具有廣泛的應(yīng)用前景。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明涉及一種以模板法制備超細(xì)氧化鎢的方法，包括以下步驟
步驟一，將1-50 mg直徑為2-30 nm，層數(shù)為1-30層的碳納米管，加到50-300 mL 無(wú)水乙醇中，利用超聲波分散M小時(shí)，得到分散均勻的溶液。步驟二，將250 mg鎢酸鈉晶體完全溶解于100 mL乙醇和蒸餾水(體積比例為2 3)的混合液中，再向其中滴加濃度為36. 5%的鹽酸0. 1-20 mL，直至溶液pH值為1_5，靜置 30-80小時(shí)，得到白色絮狀鎢酸沉淀。步驟三，將步驟二的沉淀加到步驟一的溶液中，超聲波分散5-48小時(shí)后進(jìn)行真空抽濾，洗滌，得到碳納米管/鎢酸沉淀，將其置于干凈的表面皿內(nèi)，放入真空干燥箱，干燥溫度設(shè)為25-150 °C，保溫1-20小時(shí)，得到碳納米管/氧化鎢前驅(qū)體。步驟四，將步驟三得到的碳納米管/氧化鎢前驅(qū)體放入剛玉反應(yīng)舟中，再將剛玉反應(yīng)舟置于管式電阻爐中的臥式石英反應(yīng)管中。打開(kāi)電爐及溫控儀，按照預(yù)先設(shè)計(jì)的升溫方案，開(kāi)始對(duì)剛玉反應(yīng)舟加熱，升溫到400-1100 °C，保溫時(shí)間3-M小時(shí)，臥式石英反應(yīng)管中通入氧氣，冷卻至常溫，取出，即得平均粒徑為10-500nm的氧化鎢顆粒。本發(fā)明采用碳納米管作為模板，以無(wú)水乙醇作為分散劑和溶劑，將鎢酸沉積在碳納米管上，在高溫區(qū)除去碳納米管模板的同時(shí)，生成平均粒徑為10-500nm的氧化鎢顆粒。
本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明工藝簡(jiǎn)潔，很容易除去模板，得到超細(xì)氧化鎢顆粒，并可根據(jù)需要，對(duì)相關(guān)條件進(jìn)行控制，得到平均粒徑為10-500 nm氧化鎢顆粒。
具體實(shí)施例方式
本實(shí)施例是在發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例1
將10 mg直徑為2-5 nm，層數(shù)為1層的碳納米管加到200 mL無(wú)水乙醇中，超聲分散M 小時(shí)，得到分散均勻的溶液A。另取250 mg鎢酸鈉晶體完全溶于100 mL乙醇/蒸餾水(體積比2 :3)的混合液中，向其中加入濃度為36. 5%的鹽酸3 mL，直至溶液pH值為1. 5，靜置 60小時(shí)，得到白色絮狀鎢酸沉淀B。將沉淀B加入到溶液A中，超聲波分散5小時(shí)，再進(jìn)行真空抽濾，洗滌，得到碳納米管/鎢酸沉淀C。將沉淀C置于干凈的表面皿內(nèi)，放入真空干燥箱，干燥溫度設(shè)為100 V，保溫8小時(shí)，得到碳納米管/氧化鎢前驅(qū)體，隨后將其放入剛玉反應(yīng)舟中，再將剛玉反應(yīng)舟置于管式電阻爐中臥式石英反應(yīng)管中，打開(kāi)電爐及溫控儀，按照預(yù)先設(shè)計(jì)的升溫方案，開(kāi)始對(duì)剛玉反應(yīng)舟加熱。臥式石英反應(yīng)管中通入氧氣，升溫到600 V， 保溫時(shí)間6小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至常溫，即得到平均粒徑為10-150 nm的氧化鎢顆粒。 實(shí)施例2
將15 mg直徑為5-lOnm，層數(shù)為2-5層的碳納米管加到200 mL無(wú)水乙醇中，超聲分散 M小時(shí)，得到分散均勻的溶液A。另取250 mg鎢酸鈉晶體完全溶于100 mL蒸餾水中，向其中滴加濃度為36. 5%的鹽酸3mL，直至溶液pH值為1. 5，靜置60小時(shí)，得到白色絮狀鎢酸沉淀B。將沉淀B加到溶液A中，超聲波分散5小時(shí)。然后進(jìn)行真空抽濾，洗滌，得到碳納米管/鎢酸沉淀C。將沉淀C置于干凈的表面皿內(nèi)，放入真空干燥箱，干燥溫度設(shè)為100 V， 保溫8小時(shí)，得到碳納米管/氧化鎢前驅(qū)體，隨后將其放入剛玉反應(yīng)舟中，再將剛玉反應(yīng)舟置于管式電阻爐中臥式石英反應(yīng)管中，打開(kāi)電爐及溫控儀，按照預(yù)先設(shè)計(jì)的升溫方案，開(kāi)始對(duì)剛玉反應(yīng)舟加熱。臥式石英反應(yīng)管中通入氧氣，升溫到700 °C，保溫時(shí)間6小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至常溫，即得到平均粒徑為20-180 nm的氧化鎢顆粒。 實(shí)施例3
將20 mg直徑為5-10 nm，層數(shù)為2-5層的碳納米管，加到無(wú)水乙醇200 mL中，超聲分散M小時(shí)，得到分散均勻的溶液A。另取250 mg鎢酸鈉晶體完全溶于100 mL乙醇/蒸餾水(體積比2 :3)的混合液中，向其中滴加濃度為36. 5%的鹽酸3mL，直至溶液pH值為1. 5， 靜置60小時(shí)，得到白色絮狀鎢酸沉淀B。將沉淀B加到溶液A中，超聲波分散5小時(shí)。然后進(jìn)行真空抽濾，洗滌，得到碳納米管/鎢酸沉淀C。將沉淀C置于干凈的表面皿內(nèi)，放入真空干燥箱，干燥溫度設(shè)為150 °C，保溫8小時(shí)，得到碳納米管/氧化鎢前驅(qū)體，隨后將其放入剛玉反應(yīng)舟中，再將剛玉反應(yīng)舟置于管式電阻爐中臥式石英反應(yīng)管中，打開(kāi)電爐及溫控儀， 按照預(yù)先設(shè)計(jì)的升溫方案，開(kāi)始對(duì)剛玉反應(yīng)舟加熱。臥式石英反應(yīng)管中通入氧氣，升溫到 800 °C，保溫時(shí)間6小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至常溫，即得到平均粒徑為30-200 nm的氧化鎢顆粒。
實(shí)施例4
將20 mg直徑為10-30 nm，層數(shù)為8-30層的碳納米管，加到200 mL無(wú)水乙醇中，超聲分散M小時(shí)，得到分散均勻的溶液A。另取250 mg鎢酸鈉晶體完全溶于100 mL乙醇/蒸餾
4水(體積比2 :3)的混合液中，向其中滴加濃度為36. 5%的鹽酸3mL，直至溶液pH值為1. 5， 靜置60小時(shí)，得到白色絮狀鎢酸沉淀B。將沉淀B加入到溶液A中，超聲波分散5小時(shí)。然后進(jìn)行真空抽濾，洗滌，得到碳納米管/鎢酸沉淀C。將沉淀C置于干凈的表面皿內(nèi)，放入真空干燥箱，干燥溫度設(shè)為100 V，保溫8小時(shí)，得到碳納米管/氧化鎢前驅(qū)體，隨后將其放入剛玉反應(yīng)舟中，再將剛玉反應(yīng)舟置于管式電阻爐中臥式石英反應(yīng)管中，打開(kāi)電爐及溫控儀， 按照預(yù)先設(shè)計(jì)的升溫方案，開(kāi)始對(duì)剛玉反應(yīng)舟加熱。臥式石英反應(yīng)管中通入氧氣，升溫到 850 °C，保溫時(shí)間10小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至常溫，即得到平均粒徑為40-300 nm的氧化鎢顆粒。
實(shí)施例5
將25 mg直徑為10-30 nm，層數(shù)為8-30層的碳納米管，加到200 mL無(wú)水乙醇，超聲分散M小時(shí)，得到分散均勻的溶液A。另取250 mg鎢酸鈉晶體完全溶于100 mL乙醇/蒸餾水(體積比2 :3)的混合液中，向其中滴加濃度為36. 5%的鹽酸3mL，直至溶液pH值為1. 5， 靜置60小時(shí)，得到白色絮狀鎢酸沉淀B。將沉淀B加入到溶液A中，超聲波分散5小時(shí)。然后進(jìn)行真空抽濾，洗滌，得到碳納米管/鎢酸沉淀C。將沉淀C置于干凈的表面皿內(nèi)，放入真空干燥箱，干燥溫度設(shè)為100 V，保溫8小時(shí)，得到碳納米管/氧化鎢前驅(qū)體，隨后將其放入剛玉反應(yīng)舟中，再將剛玉反應(yīng)舟置于管式電阻爐中臥式石英反應(yīng)管中，打開(kāi)電爐及溫控儀， 按照預(yù)先設(shè)計(jì)的升溫方案，開(kāi)始對(duì)剛玉反應(yīng)舟加熱。臥式石英反應(yīng)管中通入氧氣，升溫到 900 °C，保溫時(shí)間10小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至常溫，即得到平均粒徑為50-360 nm的氧化鎢顆粒。
實(shí)施例6
將35 mg直徑為10-30 nm，層數(shù)為8-30層的碳納米管，加到200 mL無(wú)水乙醇中，超聲分散M小時(shí)，得到分散均勻的溶液A。另取250 mg鎢酸鈉晶體完全溶于100 mL乙醇/蒸餾水(體積比2 3)的混合液中，向其中滴加濃度為36. 5%的鹽酸3mL，直至溶液pH值為1. 5， 靜置60小時(shí)，得到白色絮狀鎢酸沉淀B。將沉淀B加入到溶液A中，超聲波分散5小時(shí)。然后進(jìn)行真空抽濾，洗滌，得到碳納米管/鎢酸沉淀C。將沉淀C置于干凈的表面皿內(nèi)，放入真空干燥箱，干燥溫度設(shè)為100 V，保溫8小時(shí)，得到碳納米管/氧化鎢前驅(qū)體，隨后將其放入剛玉反應(yīng)舟中，再將剛玉反應(yīng)舟置于管式電阻爐中臥式石英反應(yīng)管中，打開(kāi)電爐及溫控儀， 按照預(yù)先設(shè)計(jì)的升溫方案，開(kāi)始對(duì)剛玉反應(yīng)舟加熱。臥式石英反應(yīng)管中通入氧氣，升溫到 1000 °C，保溫時(shí)間10小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至常溫，即得到平均粒徑為60-400 nm的氧化鎢顆粒。
實(shí)施例7
將40mg直徑為10-30 nm，層數(shù)為8-30層的碳納米管加到200 mL無(wú)水乙醇中，超聲分散M小時(shí)，得到分散均勻的溶液A。另取250 mg鎢酸鈉晶體完全溶于100 mL乙醇/蒸餾水(體積比2 3)的混合液中，向其中滴加濃度為36. 5%的鹽酸3mL，直至溶液pH值為1. 5， 靜置60小時(shí)，得到白色絮狀鎢酸沉淀B。將沉淀B加入到溶液A中，超聲波分散5小時(shí)。然后進(jìn)行真空抽濾，洗滌，得到碳納米管/鎢酸沉淀C。將沉淀C置于干凈的表面皿內(nèi)，放入真空干燥箱，干燥溫度設(shè)為100 V，保溫8小時(shí)，得到碳納米管/氧化鎢前驅(qū)體，隨后將其放入剛玉反應(yīng)舟中，再將剛玉反應(yīng)舟置于管式電阻爐中臥式石英反應(yīng)管中，打開(kāi)電爐及溫控儀， 按照預(yù)先設(shè)計(jì)的升溫方案，開(kāi)始對(duì)剛玉反應(yīng)舟加熱。臥式石英反應(yīng)管中通入氧氣，升溫到1100 °C，保溫時(shí)間10小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至常溫，即得到平均粒徑為80-500 nm的氧化鎢顆粒。
權(quán)利要求
1.一種以模板法制備超細(xì)氧化鎢的方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一，將1-50 mg碳納米管加到50-300 mL無(wú)水乙醇中，超聲波分散M小時(shí)，得到分散均勻的溶液；步驟二，將250 mg鎢酸鈉晶體完全溶解于50-100 mL乙醇和蒸餾水(體積比為2:3)的混合液中，再向其中滴加濃度為36. 5%的鹽酸0. 1-20 mL，溶液pH值為1_5 ；靜置30-80小時(shí)，得到白色絮狀鎢酸沉淀；步驟三，將步驟二的沉淀加入到步驟一的溶液中，超聲波分散5-48小時(shí)，再進(jìn)行真空抽濾、洗滌，干燥，得到碳納米管/氧化鎢前驅(qū)體；步驟四，將步驟三得到的粉體放到剛玉反應(yīng)舟中，連同剛玉反應(yīng)舟一起置于管式電阻爐中的臥式石英反應(yīng)管中，對(duì)剛玉反應(yīng)舟加熱，保溫，臥式石英反應(yīng)管中通入氧氣，冷卻至常溫，取出，即得平均粒徑為10-500 nm的氧化鎢顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以模板法制備超細(xì)氧化鎢的方法，其特征是，步驟一中，碳納米管的直徑為2-30 nm，層數(shù)為1-30層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以模板法制備超細(xì)氧化鎢的方法，其特征是，步驟二中，無(wú)水乙醇和去離子水的混合液(體積比為2:3)可換為蒸餾水或濃度為5mol/L的鹽酸溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以模板法制備超細(xì)氧化鎢的方法，其特征是，步驟三中，干燥溫度設(shè)為25-150 V ；保溫時(shí)間為1-20小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以模板法制備超細(xì)氧化鎢的方法，其特征是，步驟四中，加熱溫度為400 -1100 °C，反應(yīng)時(shí)間3- 小時(shí)。
全文摘要
一種以模板法制備超細(xì)氧化鎢的方法，步驟如下將1-50mg直徑為2-30nm，層數(shù)為1-30層的碳納米管加到50-30mL無(wú)水乙醇中，超聲分散24h，得溶液A；將250mg鎢酸鈉晶體溶于50-100mL體積比為2:3的乙醇和蒸餾水混合液中，再滴加濃度為36.5%的鹽酸0.1-20mL，得沉淀B；將A和B混合，分散5-48h，過(guò)濾干燥得到碳納米管/氧化鎢前驅(qū)體C，將其置于臥式石英反應(yīng)器中，向其中充氧氣，反應(yīng)溫度400-1100℃，保溫時(shí)間10-24h，冷卻，即得粒徑為10-500nm的氧化鎢顆粒。本發(fā)明的原料易得，成本低廉，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。制備工藝簡(jiǎn)單，制得的氧化鎢顆粒小，純度高，分布均勻。
文檔編號(hào)B82Y40/00GK102267725SQ20111019204
公開(kāi)日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者吳子平, 尹艷紅, 羊建高, 胡英燕 申請(qǐng)人:江西理工大學(xué)