[發明專利]一種網絡狀非晶氧化鉬納米材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910807831.2
• 申請日: 2019-08-29
• 公開（公告）號: CN110357160B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 張勇;湯利梅;吳玉程;彭昊;魏浩山;崔接武;王巖;秦永強;舒霞
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C01G39/02
• 分類號: C01G39/02;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京尚鉞知識產權代理事務所(普通合伙) 11723
• 代理人: 王海榮

本發明公開了一種由水熱反應制備而成的網絡狀非晶氧化鉬納米材料，該材料具有納米帶結構和納米棒結構。非晶氧化鉬納米帶長度為5μm，寬度為200?300nm；非晶氧化鉬納米棒長度為2?4μm，直徑為80?120nm。本發明網絡狀非晶氧化鉬納米材料系利用水熱反應一步制得，以鉬網作為基底配合前驅體溶液可以選擇性地獲得非晶氧化鉬納米帶或非晶氧化鉬納米棒材料。本發明中非晶態氧化鉬呈帶狀或棒狀，生長分布均勻，具有良好的穩定性。本發明網絡狀非晶氧化鉬納米材料在光電催化、光致變色、電致變色和功能材料等領域具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明屬于電化學催化劑領域,具體涉及一種網絡狀非晶氧化鉬納米材料及其制備方法和應用。

背景技術

非晶態材料具有均勻性、無固定熔點、性能遵循加和法則等優點，它們不存在晶界和粒界，其原子排列方式符合長程無序、短程有序的規則，因此當無內部應力或缺陷時，其力學、光學、電學和熱學性質均表現為各向同性。鉬基材料因具有良好的導電、導熱、耐高溫、抗腐蝕和抗氧化等性能，廣泛應用于軍事、國防、冶金、化工和航天航空等領域。氧化物納米材料對于設計超導體、半導體、氣敏元件、傳感器及許多功能器件都是必須的基礎材料。納米及納米尺寸的鉬基氧化物因其獨特的光、電、磁和機械性能，在光電催化、光致變色、電致變色和功能材料等領域具有廣泛的應用前景。

燃料電池是一種把燃料所具有的化學能直接轉換成電能的化學裝置，又稱電化學發電器。由于燃料電池是通過電化學反應把燃料的化學能中的吉布斯自由能部分轉換成電能，不受卡諾循環效應的限制，因此效率高；而且燃料電池用燃料(氫氣)和氧氣作為原料，沒有機械傳動部件，故無噪聲污染，排放出的有害氣體極少；另外燃料電池由于其獨特的可不斷補充燃料的特性，為其實際應用提供了很大的便利條件。因此，從節約能源、保護生態環境和使用便利性角度來看，燃料電池是最有發展前途的發電技術。氫氣作為燃料電池的首選能量載體，其制備和供應技術直接制約著燃料電池產業的發展。電解水技術是目前生產高純度氫的重要方法，氧化鉬材料因其具有導電性能優良、載流子傳遞速率高、晶格結構中存在隧道狀空隙利于帶電粒子的快速嵌入與傳出等特點而成為電解水制氫的優選電催化劑，電化學發電和氫能源領域對其都有著巨大的需求。

目前制備非晶氧化鉬的方法主要是利用硫化鉬或金屬鉬原子摻雜本體氧化鉬為原材料，經過煅燒或磁控濺射或光照處理得到非晶氧化鉬結構，制備過程較為繁瑣，生產成本較高，而且生產過程中容易造成環境污染。

發明內容

本發明旨在提供一種網絡狀非晶氧化鉬納米材料及其制備方法，本發明網絡狀非晶氧化鉬納米材料是一種高效環保的制氫電催化劑，在電化學發電和氫能源產業中具有很大的應用價值。本發明制備方法原料簡單易得，生產成本低廉，環保無污染，非常適合大規模工業化生產，有很好的應用前景。

首先，本發明提供了一種網絡狀非晶氧化鉬納米材料，所述網絡狀非晶氧化鉬納米材料是由水熱反應直接制成的非晶氧化鉬納米結構，所述非晶氧化鉬納米結構為非晶氧化鉬納米帶結構或非晶氧化鉬納米棒結構。

優選地，本發明網絡狀非晶氧化鉬納米材料，當水熱反應前驅體溶液中包含重量比為5:1的四水合鉬酸銨與十六烷基三甲基溴化銨時，得到非晶氧化鉬納米帶結構，所述非晶氧化鉬納米帶生長在鉬網上形成結構，所述非晶氧化鉬納米帶長度為5μm，寬度為200-300nm，在鉬網基底上生長成大小形狀均勻的有空洞的網絡狀結構。

進一步地，上述網絡狀非晶氧化鉬納米材料經下述步驟制備而成：

(1)將鉬網依次置于裝有丙酮、乙醇、去離子水的燒杯中分別超聲清洗15-30min，清洗完成后放在濾紙上自然晾干；

(2)配制前驅體溶液：將1重量份的四水合鉬酸銨溶解在35重量份的去離子水中，然后向其中加入0.2重量份的十六烷基三甲基溴化銨，將溶液攪拌2-6h，得到前驅體溶液；