[發(fā)明專利]一種連續(xù)生產(chǎn)多形貌納米三氧化鎢材料的制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310336321.4
• 申請(qǐng)日: 2013-08-05
• 公開（公告）號(hào): CN103351028A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫士斌;常雪婷;尹衍升
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海海事大學(xué)
• 主分類號(hào): C01G41/02
• 分類號(hào): C01G41/02;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31249
• 代理人: 周榮芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能材料的制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種納米氧化鎢材料的生產(chǎn)工藝，具體地講，涉及一種連續(xù)生產(chǎn)多形貌納米三氧化鎢材料的制備方法。

背景技術(shù)

三氧化鎢（WO₃）是一種重要的n型半導(dǎo)體氧化物，有多種晶體結(jié)構(gòu)，由于具有獨(dú)特物理和化學(xué)性質(zhì)而被廣泛的研究，而且已經(jīng)在電致變色、光致變色、傳感和催化領(lǐng)域得到一定的應(yīng)用。為了進(jìn)一步利用WO₃的優(yōu)異性能、拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，最佳的技術(shù)途徑便是減小其晶粒尺寸。傳統(tǒng)WO₃納米粉體的制備是將粉末狀仲鎢酸銨（APT·xH₂O）放置在固定式爐或回轉(zhuǎn)爐上進(jìn)行煅燒發(fā)生固相反應(yīng)制得超微粉，或者通過再次粉碎制得超微粉。魏少紅等將一定量的鎢酸銨放入馬弗爐內(nèi)于500℃下高溫煅燒3h，自然冷卻后得到WO₃微粉，然后再經(jīng)過研磨工藝得到平均粒徑在50-60nm的純WO₃納米粉體。黃世震等將(NH₄)₆W₇O₂₄·6H₂O在爐中高溫燃燒2-3h，獲得10-100nm的WO₃粉體。高友良等在O₂/Ar混合氣體條件下，于700℃將仲鎢酸銨加熱分解制備了WO₃，并分析了WO₃催化劑在電子接受體Fe³⁺溶液體系下的光催化分解水析氧活性。隨著混合氣體中Ar含量的增加，氧氣相對(duì)不足，WO₃氧空位增加，其光催化析氧活性也明顯提高。I.?M.?茲拉格依（I.?M.?Szilagyi）等先將APT·4H₂O在H₂氣氛下于400℃經(jīng)過6h熱處理得到?(NH₄)_0.33-xWO_3-y?(HATB)?，然后以HATB為前驅(qū)體，通過調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度和改變反應(yīng)氣氛最終得到六方晶WO₃納米顆粒團(tuán)聚體。上述以APT·xH₂O為前驅(qū)體采用固相分解法制備WO₃超微粉的實(shí)驗(yàn)工藝雖簡(jiǎn)單，但生產(chǎn)周期長(zhǎng)、成本高、能耗大，生產(chǎn)的WO₃的純度和粒度難以控制，同時(shí)生成的粉末易團(tuán)聚，需再次粉碎。此外，以APT·4H₂O為前驅(qū)體，通過液相法也可以制備出納米結(jié)構(gòu)WO₃。黎先財(cái)?shù)纫灾冁u酸銨為前驅(qū)體，以去離子水為溶劑，通過水熱合成法成功制備出比表面積為15.36m²/g的WO₃納米顆粒。但是采用液相法時(shí)，產(chǎn)物中經(jīng)常會(huì)殘留有(NH₄)_?xWO₃或者(NH₄)^＋，或者產(chǎn)生其他的雜質(zhì)產(chǎn)物，需要進(jìn)一步的后處理以凈化產(chǎn)物。

大量研究表明，氣相法是目前制備納米結(jié)構(gòu)的最有效的方法之一。通過氣相沉積技術(shù)可以析出各種形態(tài)的固體，析出物的形態(tài)有薄膜、晶須和顆粒，而且氣相沉積法對(duì)反應(yīng)物的濃度要求不高，產(chǎn)物的純度較高。但采用常規(guī)的氣相沉積法，產(chǎn)物的產(chǎn)量非常有限，由于在高真空或高溫下收集產(chǎn)物，不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種連續(xù)生產(chǎn)多形貌三氧化鎢的制備方法，以APT·xH₂O為原材料，采用高溫煅燒結(jié)合氣相沉積技術(shù)，以氬氣為載氣，在低溫區(qū)域收集粉末，成功實(shí)現(xiàn)了多種形貌WO₃納米顆粒的連續(xù)生產(chǎn)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種連續(xù)生產(chǎn)多形貌納米三氧化鎢材料的制備方法，該方法包含如下步驟：

步驟1，取包含進(jìn)氣口與出氣口的石英玻璃管，在石英玻璃管靠近出氣口端的內(nèi)壁環(huán)繞放置碳布，將該裝有碳布的石英玻璃管橫放置于管式爐中；?

步驟2，使管式爐加熱石英玻璃管至指定溫度；

步驟3，將盛有仲鎢酸銨的陶瓷坩堝推送至上述玻璃管中，使之處于加熱到指定溫度的恒溫區(qū)，吹入氬氣；

步驟4，保溫40min-60min后，關(guān)閉管式爐，停止吹入氬氣；

步驟5，取出碳布，收集其上沉積的反應(yīng)產(chǎn)物，得到多形貌的納米三氧化鎢顆粒，并取出陶瓷坩堝；

步驟6，重復(fù)步驟1-5若干次：即重新在玻璃管內(nèi)壁環(huán)繞放置碳布，將盛有仲鎢酸銨的坩堝移至恒溫區(qū)，重新開通氬氣，開始下一輪反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。