[發(fā)明專利]一種氮化鎢納米纖維的制備方法及產(chǎn)品

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710894304.0
• 申請(qǐng)日: 2017-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN107587208B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李和平;嚴(yán)有為;胡三元;張丹丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): D01F9/08
• 分類號(hào): D01F9/08;D01D5/00
• 代理公司: 42201 華中科技大學(xué)專利中心
• 代理人: 張彩錦;曹葆青

本發(fā)明屬于納米材料領(lǐng)域，并公開了一種氮化鎢納米纖維的制備方法及產(chǎn)品。該方法包括下列步驟：(a)配置靜電紡絲液，并將其進(jìn)行靜電紡絲制備含有鎢源和聚合物的復(fù)合纖維前驅(qū)體，所述配置靜電紡絲液是將含鎢元素的化合物、高分子粘結(jié)劑溶解在水與有機(jī)溶劑的混合液中，形成均一穩(wěn)定的溶液；(b)將步驟(a)中的復(fù)合纖維前驅(qū)體第一次煅燒，得到氧化鎢納米纖維；(c)將所述氧化鎢納米纖維在氣體氛圍中第二次煅燒，煅燒后得到所需的氮化鎢納米纖維。通過本發(fā)明，制備的氮化鎢納米纖維具有均一的直徑、連續(xù)性好和導(dǎo)電性能好，且適用范圍廣，適合規(guī)?；a(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料領(lǐng)域，更具體地，涉及一種氮化鎢納米纖維的制備方法及產(chǎn)品。

背景技術(shù)

隨著科技的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，納米材料逐步滲入到各個(gè)領(lǐng)域。一維納米材料，由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能，在光電器件、催化、儲(chǔ)能和傳感器等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。因此，一維納米材料的制備研究成為納米材料科學(xué)的研究熱點(diǎn)。

過渡金屬氮化物，既具有陶瓷材料的穩(wěn)定性，又具有過渡金屬的高導(dǎo)電性。氮化鎢是過渡金屬氮化物中具有優(yōu)異導(dǎo)電性能的材料之一。由于制備工藝和合成條件的限制，氮化鎢通常以塊體或者顆粒的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于涂層、切削工具或者催化材料等領(lǐng)域，關(guān)于一維納米結(jié)構(gòu)氮化鎢的研究尚未報(bào)道。目前，一維結(jié)構(gòu)過渡金屬氮化物如氮化鈦、氮化鎳、氮化釩或氮化鋯等都展現(xiàn)了良好的導(dǎo)電性，但是其電學(xué)性能依然滿足不了新型納米電子器件的需求。而塊體氮化鎢展現(xiàn)的導(dǎo)電性能要優(yōu)于相同結(jié)構(gòu)的其他過渡金屬氮化物材料，一維結(jié)構(gòu)氮化鎢材料的制備會(huì)使得一維陶瓷納米纖維的電學(xué)性能方面獲得新的突破。因此，對(duì)于一維納米結(jié)構(gòu)氮化鎢的研究具有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了氮化鎢納米纖維的制備方法及產(chǎn)品，通過兩次煅燒和煅燒溫度的設(shè)置，由此解決氮化鎢納米纖維的導(dǎo)電性差的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種氮化鎢納米纖維的制備方法，其特征在于，該方法包括下列步驟：

（a）配制靜電紡絲液，并將其進(jìn)行靜電紡絲制備含有鎢源和聚合物的復(fù)合纖維前驅(qū)體，所述配制靜電紡絲液是將含鎢元素的化合物、高分子粘結(jié)劑溶解在水與有機(jī)溶劑的混合液中，形成均一穩(wěn)定的溶液；

（b）將步驟（a）中的復(fù)合纖維前驅(qū)體第一次煅燒，得到氧化鎢納米纖維，其中，煅燒溫度為500℃～800℃，升溫速率為5℃/min～15℃/min，保溫時(shí)間2h～4h；

（c）將所述氧化鎢納米纖維在氣體氛圍中第二次煅燒，煅燒后得到所需的氮化鎢納米纖維，其中，煅燒溫度為600℃～900℃，升溫速率為5℃/min～15℃/min，保溫時(shí)間2h～4h。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在步驟（a）中，所述配制靜電紡絲液中各個(gè)組分的重量百分比分別為：含鎢元素的化合物5%～15%，高分子粘結(jié)劑30%～50%，有機(jī)溶劑20%～30%，水40%～60%。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在步驟（a）中，所述靜電紡絲的電壓為8 kV～40kV，靜電紡絲距離10cm～30cm，靜電紡絲液流速2 mL/h～5mL/h。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在步驟（a）中，所述含鎢元素的化合物為偏鎢酸銨、鎢酸或異丙醇鎢中的一種或組合。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在步驟（a）中，所述高分子粘結(jié)劑選用的材料為聚丙烯腈、聚乙烯醇、醋酸乙烯樹脂或聚乙烯吡咯烷酮中的一種或組合。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在步驟（a）中，所選的有機(jī)溶劑選用的材料為異丙醇、乙醇、N，N-二甲基甲酰胺、氯仿或乙醚中的一種或組合。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在步驟（c）中，所述氣體氛圍是氨氣、或氮?dú)庵械囊环N或組合。

按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種利用上述制備方法所制得的氮化鎢納米纖維產(chǎn)品。