[發明專利]一種高純度WO3介孔納米帶的制備方法

有效

• 申請號: 201510431343.8
• 申請日: 2015-07-22
• 公開（公告）號: CN105040161B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 楊為佑;賀之洋;劉龍;侯慧林;鄭金桔
• 申請（專利權）人: 寧波工程學院
• 主分類號: D01F9/08
• 分類號: D01F9/08;D01D5/00
• 代理公司: 寧波市鄞州盛飛專利代理事務所(普通合伙)33243
• 代理人: 張向飛

技術領域

本發明涉及一種高純度WO₃介孔納米帶的制備方法，屬于納米纖維技術領域。

背景技術

介孔材料由于其就有納米材料所具有的大比表面積同時具有宏觀材料的穩定結構，以及其獨特的孔洞結構使其在化學、生命科學、醫學、能源和環境等方面都具備很大的應用潛能。其關鍵基礎之一是如何實現高質量的半導體介孔納米材料的制備。

當前WO₃半導體作為功能材料已在變色顯示屏、氣敏檢測與光催化等多個領域表現出其卓越的性質，若將其制備成介孔納米材料，可進一步提高其性能。目前對于介孔WO₃材料的制備，較為成熟的為介孔WO₃薄膜的制備，如Clara Santato研究組采用模板法成功地制備出介孔WO₃薄膜；Sung-Hyeon Baeck小組通過使用SDS作為模板，利用電沉積的方法成功地合成了介孔WO₃薄膜；Renata Solarska等人用鎢酸和六乙醇鎢為原料，利用溶膠凝膠的方法制備出介孔WO₃薄膜；Xiangzhi Cui等人使用自制的 KIT-6做為模板，PW12作為鎢源，熱蒸鍍后有HF去除模板，形成介孔WO₃薄膜。這些材料在光催化、電致變色、電子傳輸等方向表現出很好的性質。而對于一維WO₃介孔納米材料的制備還比較少，只有幾篇文章的報道，且工藝復雜、純度較低。而靜電紡絲技術，其設備簡單，操作方便，結構可控，是當前用于制備一維納米材料的最為廣泛和成熟的技術之一。

發明內容

本發明的目的是針對現有的技術存在上述問題，提出了一種簡單可控的高純度WO₃介孔納米帶的制備方法。

本發明的目的可通過下列技術方案來實現：一種高純度WO₃介孔納米帶的制備方法，所述的制備方法包括如下步驟：

配制前驅體紡絲液；

將前驅體紡絲液進行靜電紡絲得到有機前驅體納米帶；

將有機前驅體納米帶經高溫煅燒，即可得高純度WO₃介孔納米帶。

在上述高純度WO₃介孔納米帶的制備方法中，配制前驅體紡絲液的方法為：依次將聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、六氯化鎢(WCl₆) 和茶皂素(Tea-saponin)溶解于溶劑中，攪拌均勻得前驅體紡絲液。

前驅體紡絲液的濃度主要是通過影響溶液粘度影響纖維的形貌及直徑。若前驅體紡絲液的濃度過低，在靜電紡絲中，溶液粘度極低，很難維持噴絲細流的連續性，不能形成穩定的流體，而形成了噴射液滴，因此不能得到介孔納米帶。若前驅體紡絲液的濃度過高，纖維有粗有細，分布不均勻，甚至出現粘結現象，其原因在于，聚合物分子之間相互作用開始影響聚合物鏈的運動，聚合物分子鏈相互纏結，若濃度繼續增加，聚合物相互交穿，形成凍膠。高濃度的流體在針頭迅速干燥以及聚合物形成凍膠引起的流體在針頭流動的不穩定，難于維持噴絲細流，同時造成噴頭粘連，使靜電紡絲無法進行。因此，在配制前驅體紡絲液中，需要控制好各原料之間的質量關系，從而使前驅體紡絲液達到合適的濃度，進而形成很好納米帶的形貌。在上述前驅體紡絲液的配制中，PVP調控紡絲液的粘度，表面活性劑提高溶液的可紡性，通過發泡劑茶皂素對纖維基體進行造孔，并通過調節茶皂素的含量實現WO₃一維納米結構從傳統圓柱狀纖維到介孔納米帶的可控轉變，茶皂素含量過少時，無法獲得大寬徑比的介孔納米帶，而茶皂素含量過大時則容易造孔過渡，造型納米帶的塌陷、孔洞的消失。PVP在煅燒處理的過程中都將分解完全并揮發，因此不會影響納米帶最后的結構。

因此，作為優選，前驅體紡絲液配制時聚乙烯吡咯烷酮、六氯化鎢和茶皂素的質量比為4：18-22：2-11。

作為優選，前驅體紡絲液配制時所述溶劑為無水乙醇與N,N- 二甲基甲酰胺的混合溶液，其中無水乙醇與N,N-二甲基甲酰胺的體積比為1:3.5-4.5。溶劑中無水乙醇與N,N-二甲基甲酰胺的體積比影響著溶液的粘度，若粘度大則無法紡絲，粘度小紡絲容易黏在一起，不能形成最終介孔納米帶。

進一步優選，前驅體紡絲液配制時每g聚乙烯吡咯烷酮溶解于2-3ml的無水乙醇中。