CN102161510B - 一种中空多孔氧化钨球的制备方法 - Google Patents

一种中空多孔氧化钨球的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种中空多孔氧化钨球制备方法属于功能材料领域。该方法为将钨酸铵、偏钨酸铵中的一种或两种溶于水中搅拌均匀，溶液浓度为1-200g/L，采用喷雾干燥设备喷雾干燥制备钨酸铵、偏钨酸铵或其混合物的中空粉体，将此粉体放入电炉中，加热至400-1000℃，保温时间为15-180min，制得中空多孔钨球。该方法所需设备简单、工艺流程短、制备效率高，是一种简单易行制备多孔纳米氧化钨球的方法。该工艺制备的中空多孔钨球的比表面积为15-30m2/g，具有良好的工业应用前景。

Description

一种中空多孔氧化钨球的制备方法
技术领域
本发明属于功能材料的制造技术领域，尤其涉及一种中空多孔氧化钨球的制备方法。
背景技术
氧化钨具有六方、立方等多种对称型结构的n型半导体材料，由于具有优异的电致变色、气致变色和光致变色特色等性能而备受关注。特别是自1973年发现钨的氧化物具有光致变色现象以来，其在信息显示器件、高敏度光存储材料及变色玻璃等方面显示出巨大的应用前景，使其制备、结构及光致变色性能等成为国内外的研究热点之一。特别是纳米氧化钨，因具有巨大的比表面积，其体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应显著，使得它的应用领域继续扩大，可作为太阳能吸收材料、隐形材料、光催化材料以及NOx、H2S、NH3等的气敏感材料等。
目前制备纳米氧化钨光催化剂的方法有模板法、机械粉碎法、溶胶-凝胶法、气相合成法等。其中模板法能制备各种孔径的纳米管，但其制备工序流程长，工艺控制较为严格，因此制备效率及合格率都很低，增加了其制备成本。机械粉碎法制备设备简单，流程短，但当粉体成为纳米级的时候很容易团聚，从而降低其催化性能，同时纳米粉体由于颗粒细小，回收利用较为困难。溶胶-凝胶法制备的颗粒尺寸分布宽，进而影响其应用效果，同时溶胶-凝胶法制备添加有机物，容易造成环境污染。气相合成法包括气相沉积法和化学沉积法，气相合成法可以通过调整浓度、流速、温度和组成配比等工艺条件，实现对粉体组成、相貌、尺寸、晶型等的控制，然而由于其对设备要求高、制备效率低，从而限制了其应用。
发明内容
本发明提供一种制备空心多孔氧化钨球制备技术，该方法具有制备设备简单、流程短、工艺易控、生产效率高等优点，所制备的中空多孔钨球的比表面积较大。
本发明提供一种中空多孔氧化钨球制备方法，其特征是采用喷雾干燥与热处理相结合方式制备中空多孔氧化钨球。喷雾干燥所制备的粉体是表面光滑的中空球体，粒径大部分分布在1-2μm，颗粒分散均匀，没有团聚现象，但由于表面光滑，其比表面积较小(比表面积6.8m2/g，如图3所示)，其应用领域得到一定的限制。本方法通过采用喷雾干燥制备中空球体，然后利用热处理过程中的氧化钨各亚晶粒的生长取向不一样，从而制备出中空多孔氧化钨球，该工艺制备的中空多孔氧化钨球的球体大小大部分为1-2μm，球之间没有团聚现象，纳米氧化钨颗粒的粒度分布在20-100nm之间，纳米颗粒之间存在许多孔洞，比表面积15-30m2/g。
一种中空多孔氧化钨球制备方法，其特征是采用喷雾干燥与热处理相结合方式制备中空介孔氧化钨球；喷雾干燥采用钨酸铵、偏钨酸铵或者钨酸铵和偏钨酸铵两者配制的溶液，溶液浓度为1-200g/L；钨酸铵和偏钨酸铵两者配制的溶液中钨酸铵与偏钨酸铵质量比为1∶4-4∶1；热处理温度为400-1000℃，保温时间为15-180min。
喷雾干燥采用钨酸铵配制的溶液，其浓度为1-200g/L。本方法采用的钨源为钨酸铵，溶剂为水，其浓度控制在1-200g/L。浓度低于1g/L生产效率降低，同时制备单位氧化钨的能耗增加，但当浓度高于200g/L，由于粉体壁厚，多孔难以生成。
喷雾干燥采用偏钨酸铵配制的溶液，其浓度为1-200g/L，溶剂为水。浓度范围选取的原因与钨酸铵相同。
喷雾干燥采用钨酸铵、偏钨酸铵中的两种配制的混合溶液，溶剂为水，其总浓度为1-200g/L。浓度范围选取的原因与钨酸铵相同。
热处理温度为400-1000℃，保温时间为15-180min，温度低于400℃亚晶生长速度缓慢，多孔较难生成；但当温度高于1000℃，由于亚晶生长速度过快，对氧化钨纳米颗粒难以控制，容易得到颗粒粗大的氧化钨颗粒，降低其比表面积。保温时间低于15min，亚晶生长不完全；但当保温时间高于180min，就出现亚晶合并而导致氧化钨颗粒粗大。
附图说明
图1中空多孔氧化钨球XRD分析结果
图2热处理后中空多孔氧化钨球SEM照片
图3热处理前喷雾干燥粉体SEM照片
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步说明。
选取钨酸铵作为钨源，配置一定浓度的水溶液(具体浓度如表1所示)，采用日本东京理化产EYELA SD-1000型喷雾干燥机喷雾干燥，得到的粉体，进口温度为130℃，出口温度95℃，鼓风速率0.7m3/min，喷雾压力100kPa，进料速度为300ml/h，在合肥科晶GSL-1600X型管式炉中分解(分解温度与保温时间如表1所示)得到中空多孔氧化钨球，工艺参数与结果如下：
表1钨酸铵制备中空多孔钨球工艺与结果
Figure BDA0000058295470000031
选取偏钨酸铵作为钨源，配置一定浓度的水溶液(具体浓度如表2所示)，采用日本东京理化产EYELA SD-1000型喷雾干燥机喷雾干燥，得到的粉体，进口温度为130℃，出口温度95℃，鼓风速率0.7m3/min，喷雾压力100kPa，进料速度为300ml/h，在合肥科晶GSL-1600X型管式炉中分解(分解温度与保温时间如表2所示)得到中空多孔氧化钨球，工艺参数与结果如下：
表2偏钨酸铵制备中空多孔钨球工艺与结果
Figure BDA0000058295470000041
选取钨酸铵、偏钨酸铵作为钨源，，配置一定浓度的水溶液(具体浓度如表3所示)，采用日本东京理化产EYELA SD-1000型喷雾干燥机喷雾干燥，得到的粉体，进口温度为130℃，出口温度95℃，鼓风速率0.7m3/min，喷雾压力100kPa，进料速度为300ml/h，在合肥科晶GSL-1600X型管式炉中分解(分解温度与保温时间如表3所示)得到中空多孔氧化钨球，工艺参数与结果如下：
表3钨酸铵、偏钨酸铵制备中空多孔钨球工艺与结果

Claims (1)

1.一种中空多孔氧化钨球制备方法，其特征是采用喷雾干燥制备中空球体，然后利用热处理过程中的氧化钨各亚晶粒的生长取向不一样，从而制备出中空多孔氧化钨球；喷雾干燥采用钨酸铵、偏钨酸铵或者钨酸铵和偏钨酸铵两者配制的溶液，溶液浓度为1-200g/L；钨酸铵和偏钨酸铵两者配制的溶液中钨酸铵与偏钨酸铵质量比为1∶4-4∶1；热处理温度为400-1000℃，保温时间为15-180min。
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