CN103303978A - 一种氧化钨(wo3)纳米粉末的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种纳米级氧化钨(WO3)粉末的热解制备方法,采用了优选的原料组成仲钨酸铵(APT)与柠檬酸和氨水,及相应的配比以仲钨酸铵(APT)与柠檬酸的摩尔比计算为1.5,以及与之相配合的制备工艺参数,即以每g前驱体计算氧气的流量为55ml/min,热处理温度为520℃,获得了粒径均匀分布的氧化钨(WO3)纳米粉末。

Description

一种氧化钨(WO3)纳米粉末的制备方法
技术领域
本发明涉及一种氧化钨(WO3)的制备方法,特别是一种氧化钨(WO3)纳米粉末的热解制备方法。
背景技术
氧化钨(WO3)为黄绿色粉末,是钨的一种重要的氧化物,目前主要用于制造W粉和WC粉,即钨棒、钨丝和硬质合金等是氧化钨(WO3)的主要终端对象。
现今氧化钨(WO3)的制备方法主要是煅烧热解法,其中热解的原料则主要涉及到仲钨酸铵(APT)和钨酸(H2WO4),相应的热分解式分别为:
5(NH4)2O·12WO3·5H2O=12WO3+10NH3+10H2O      (1),
H2WO4=WO3+H2O                       (2),
然而上述热解法制得的氧化钨(WO3)粒度较粗,通常APT原料得到的产品粒度在10-20μm,而钨酸原料得到的产品粒度在3-10μm。而为了获得在后续加工过程中更高的化学活性,以对一些特殊要求的合金更好的促进作用,往往要求氧化钨(WO3)的具有更细的粒度以及更大的比表面积,这使得传统的热解法所制备的氧化钨(WO3)越来越难以满足粒度上得需求。人们开始将研究转向了其他的氧化钨(WO3)制备方法,例如气相法,然而气相法等虽然能够获得更为精细的例如数十nm的氧化钨(WO3)粉末,但其制备成本相比于热解法而言大幅上升,产业化规模也难以满足要求。
为此,提高热解法生产氧化钨(WO3)的精细程度,从而获得一种既能满足粒度要求,也能适应产量需要的经济有效的氧化钨(WO3)生产方法,成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的即在于提供一种能够制备纳米级氧化钨(WO3)粉末的热解制备方法。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种氧化钨(WO3)纳米粉末的热解制备方法,其特征在于包括以下步骤:
首先,选用粒度约5μm的高纯仲钨酸铵(APT)作为反应原料,在反应容器中加入蒸馏水,并采用电磁搅拌器进行搅拌,边搅拌边加入柠檬酸溶液;
第二,等待柠檬酸溶液全部溶解并混合均匀后,边搅拌边向反应容器中加入高纯仲钨酸铵(APT);
第三,高纯仲钨酸铵(APT)加入完毕后加入氨水,搅拌均匀得到反应溶液;
第四,将所述反应溶液置于蒸发容器中浓缩,浓缩得到的浓缩液在干燥设备中于150-160℃下进行干燥得到前驱体;
第五,将前驱体在研磨设备中进行粉碎,随后放入通有氧气的坩埚中进行热处理,最终得到氧化钨(WO3)纳米粉末;
其中所述高纯仲钨酸铵(APT)的纯度大于99.9wt%,所述柠檬酸溶液的加入量以仲钨酸铵(APT)与柠檬酸的摩尔比计算为1-3;所述氨水的浓度为30%;所述搅拌速度为180-200r/min;所述热处理时,以每g前驱体计算氧气的流量为50-60ml/min,温度为500-520℃,时间为1.2-1.5h。
优选的,所述柠檬酸溶液的加入量以仲钨酸铵(APT)与柠檬酸的摩尔比计算为1.5,且所述以每g前驱体计算氧气的流量为55ml/min,所述热处理温度为520℃。
本发明的优点是:采用了优选的原料组成及相应的配比,主要是仲钨酸铵(APT)与柠檬酸的选用,以及二者合适的配比,以及与之相配合的制备工艺参数,主要是氧气的流量和热处理温度,获得了粒径均匀分布的氧化钨(WO3)纳米粉末。
附图说明
图1是本发明得到的氧化钨(WO3)纳米粉末的SEM照片。
具体实施方式
下面,通过具体的实施例1-3对本发明进行详细说明。
实施例1.
首先,选用粒度约5μm的纯度大于99.9wt%的仲钨酸铵(APT)作为反应原料,在反应容器中加入蒸馏水,并采用电磁搅拌器进行搅拌,搅拌速度为180-200r/min,边搅拌边加入柠檬酸溶液;
第二,等待柠檬酸溶液全部溶解并混合均匀后,边搅拌边向反应容器中加入高纯仲钨酸铵(APT),最终仲钨酸铵(APT)与柠檬酸的摩尔比计算为3;
第三,高纯仲钨酸铵(APT)加入完毕后加入浓度为30%的氨水,搅拌均匀得到反应溶液;
第四,将所述反应溶液置于蒸发容器中浓缩,浓缩得到的浓缩液在干燥设备中于150-160℃下进行干燥得到前驱体;
第五,将前驱体在研磨设备中进行粉碎,随后放入通有以每g前驱体计算氧气的流量为60ml/min氧气的坩埚中于510℃进行热处理,最终得到氧化钨(WO3)纳米粉末。
实施例2.
首先,选用粒度约5μm的纯度大于99.9wt%的仲钨酸铵(APT)作为反应原料,在反应容器中加入蒸馏水,并采用电磁搅拌器进行搅拌,搅拌速度为180-200r/min,边搅拌边加入柠檬酸溶液;
第二,等待柠檬酸溶液全部溶解并混合均匀后,边搅拌边向反应容器中加入高纯仲钨酸铵(APT),最终仲钨酸铵(APT)与柠檬酸的摩尔比计算为1.5;
第三,高纯仲钨酸铵(APT)加入完毕后加入浓度为30%的氨水,搅拌均匀得到反应溶液;
第四,将所述反应溶液置于蒸发容器中浓缩,浓缩得到的浓缩液在干燥设备中于150-160℃下进行干燥得到前驱体;
第五,将前驱体在研磨设备中进行粉碎,随后放入通有以每g前驱体计算氧气的流量为55ml/min氧气的坩埚中于520℃进行热处理,最终得到氧化钨(WO3)纳米粉末。
实施例3.
首先,选用粒度约5μm的纯度大于99.9wt%的仲钨酸铵(APT)作为反应原料,在反应容器中加入蒸馏水,并采用电磁搅拌器进行搅拌,搅拌速度为180-200r/min,边搅拌边加入柠檬酸溶液;
第二,等待柠檬酸溶液全部溶解并混合均匀后,边搅拌边向反应容器中加入高纯仲钨酸铵(APT),最终仲钨酸铵(APT)与柠檬酸的摩尔比计算为1;
第三,高纯仲钨酸铵(APT)加入完毕后加入浓度为30%的氨水,搅拌均匀得到反应溶液;
第四,将所述反应溶液置于蒸发容器中浓缩,浓缩得到的浓缩液在干燥设备中于150-160℃下进行干燥得到前驱体;
第五,将前驱体在研磨设备中进行粉碎,随后放入通有以每g前驱体计算氧气的流量为50ml/min氧气的坩埚中于500℃进行热处理,最终得到氧化钨(WO3)纳米粉末。
实施例1-3反应后得到的产物经XRD衍射测试确认均为氧化钨(WO3);图1为实施例2的SEM照片结果,可以看出,本申请制备方法得到氧化钨(WO3)纳米粉末具有约20-50nm的尺寸,且基本为一次粒子;在实施例1中,由于柠檬酸的比例稍低,其细化晶粒的作用不够充分,出现了一定量凝聚而成的二次粒子,而在实施例3中,由于柠檬酸比例偏高,热处理也欠充分,产物中C、N含量高,残存一定的有机物,还有少量未分解的ATB中间产物。
综合上面的结果可知,实施例2中的原料比例和工艺参数获得了最好的制备效果。

Claims (2)

1.一种氧化钨(WO3)纳米粉末的热解制备方法,其特征在于包括以下步骤:
首先,选用粒度约5μm的高纯仲钨酸铵(APT)作为反应原料,在反应容器中加入蒸馏水,并采用电磁搅拌器进行搅拌,边搅拌边加入柠檬酸溶液;
第二,等待柠檬酸溶液全部溶解并混合均匀后,边搅拌边向反应容器中加入高纯仲钨酸铵(APT);
第三,高纯仲钨酸铵(APT)加入完毕后加入氨水,搅拌均匀得到反应溶液;
第四,将所述反应溶液置于蒸发容器中浓缩,浓缩得到的浓缩液在干燥设备中于150-160℃下进行干燥得到前驱体;
第五,将前驱体在研磨设备中进行粉碎,随后放入通有氧气的坩埚中进行热处理,最终得到氧化钨(WO3)纳米粉末;
其中所述高纯仲钨酸铵(APT)的纯度大于99.9wt%,所述柠檬酸溶液的加入量以仲钨酸铵(APT)与柠檬酸的摩尔比计算为1-3;所述氨水的浓度为30%;所述搅拌速度为180-200r/min;所述热处理时,以每g前驱体计算氧气的流量为50-60ml/min,温度为500-520℃,时间为1.2-1.5h。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述柠檬酸溶液的加入量以仲钨酸铵(APT)与柠檬酸的摩尔比计算为1.5,且所述以每g前驱体计算氧气的流量为55ml/min,所述热处理温度为520℃。
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