CN104128612B - 一种w@ws2核/壳纳米粉体及其制备方法 - Google Patents
一种w@ws2核/壳纳米粉体及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104128612B CN104128612B CN201410412500.6A CN201410412500A CN104128612B CN 104128612 B CN104128612 B CN 104128612B CN 201410412500 A CN201410412500 A CN 201410412500A CN 104128612 B CN104128612 B CN 104128612B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- shell nano
- core shell
- preparation
- core
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 title claims abstract description 82
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N tungsten trioxide Chemical compound O=[W](=O)=O ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 81
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 28
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 claims description 77
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 24
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 6
- -1 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 9
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 8
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 abstract 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 abstract 1
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 abstract 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 24
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 24
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 21
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 19
- ITRNXVSDJBHYNJ-UHFFFAOYSA-N tungsten disulfide Chemical compound S=[W]=S ITRNXVSDJBHYNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 15
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 11
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 9
- DPJCXCZTLWNFOH-UHFFFAOYSA-N 2-nitroaniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1[N+]([O-])=O DPJCXCZTLWNFOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 description 8
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 7
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 7
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000002077 nanosphere Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 102000002322 Egg Proteins Human genes 0.000 description 2
- 108010000912 Egg Proteins Proteins 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 2
- 238000005025 nuclear technology Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000005287 template synthesis Methods 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 2
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 1
- 206010054949 Metaplasia Diseases 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical group [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000011246 composite particle Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 210000003278 egg shell Anatomy 0.000 description 1
- 210000002969 egg yolk Anatomy 0.000 description 1
- 235000013345 egg yolk Nutrition 0.000 description 1
- 235000013601 eggs Nutrition 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000009904 heterogeneous catalytic hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000015689 metaplastic ossification Effects 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000867 polyelectrolyte Polymers 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000006277 sulfonation reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003145 α-Fe2O3 Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及一种W@WS2核/壳纳米粉体及其制备方法。其技术方案是：将三氧化钨粉体在乙醇中超声分散2~3小时，在80~100°C条件下干燥24~48h，即得预处理后的三氧化钨粉体；将32~45wt%的预处理后的三氧化钨粉体和55~68wt%硫磺粉体置入球磨罐中，混合均匀，制得混合料，将混合料装入坩埚。然后将氩气通入管式电炉中，升温至600~1100℃，再将氢气通入管式电炉中，氢气流量为10~80mL/min。将装有混合料的坩埚推入管式电炉，保温10~90min，自然冷却，即得W@WS2核/壳纳米粉体。本发明具有合成工艺简单、合成过程易于控制、成本低和能产业化生产的特点；制备的W@WS2核/壳纳米粉体纯度高、催化活性高、能替代贵金属催化剂和应用前景大。
Description
技术领域
本发明属于核/壳纳米粉体技术领域。具体涉及一种W@WS2核/壳纳米粉体及其制备方法。
背景技术
核/壳纳米粉体是一种包含核-壳两层结构组成的纳米颗粒，具有独特的性质和广阔的应用潜力，受到了越来越多的关注。已有研究表明，金属内核的核/壳纳米粉体具有良好的化学活性，其原因是纳米内核被有效隔离的独特结构避免了金属的团聚和暴露较多的活性表面。与未包覆和传统包覆的同类纳米颗粒相比，金属内核的核/壳纳米粉体具有更好的性能。目前合成核/壳纳米粉体的技术有：模板合成法和预合成壳-核技术。
模板合成法具有可靠型和可控性，是最常用的一种技术。这种技术首先是在核壳结构的前驱体上包覆其他材料，形成一个三层鸡蛋状复合颗粒(类似于“蛋黄、蛋白和蛋壳”)。进一步用化学腐蚀或煅烧去除“蛋白”部分，从而形成一个源自前驱体的核和来自包覆层的壳的核/壳纳米粉体。采用该技术已经制备了几种不同核尺寸和壳厚度的核/壳纳米粉体：Au-SiO2-ZrO2复合前驱体制备Au@ZrO2核/壳纳米粉体(P.M.Arnal,M.Comotti,F.Schuth.High-Temperature-Stable Catalysts by Hollow Sphere Encapsulation[J].Angewandte Chemie,2006,118(48):8404-8407)；Au-Pt聚电解质多层膜-α-FeOOH前驱体制备Au-Pt混合金属核与α-Fe2O3壳的核/壳纳米粉体(Choi W S,Koo H Y,Kim DY.Scalable Synthesis of Chestnut-Bur-like Magnetic Capsules Loaded with Size-Controlled Mono-or Bimetallic Cores[J].Advanced Materials,2007,19(3):451-455)；Pt-SiO2-水溶性酚醛树脂前驱体(S.Ikeda,S.Ishino,T.Harada,et al.Ligand-FreePlatinum Nanoparticles Encapsulated in a Hollow Porous Carbon Shell as aHighly Active Heterogeneous Hydrogenation Catalyst[J].Angewandte Chemie,2006,118(42):7221-7224)；Pt-TiO2-苯酚前驱体(Y.H.Ng,S.Ikeda,T.Harada,etal.Fabrication of hollow carbon nanospheres encapsulating platinumnanoparticles using a photocatalytic reaction[J].Advanced Materials,2007,19(4):597-601)制备Pt@中空多孔碳的核/壳纳米粉体；SiO2-聚苯乙烯-磺化基苯乙烯-TiO2复合前驱体制备SiO2@TiO2核/壳纳米粉体(Z.Kai,X.H.Zhang,H.T.Chen,et al.Hollowtitania spheres with movable silica spheres inside[J].Langmuir,2004,20(26):11312-11314)。但是这种技术需要使用有害的腐蚀剂，而且需经过一个复杂的多步骤流程，因此不适用于大规模工业生产。
预合成壳-核技术是在模板合成技术基础上的改进，是采用中空纳米球作为纳米反应物，制得Cu@SiO2(H.J.Hah,J.I.Um,S.H.Han,et al.New synthetic route forpreparing rattle-type silica particles with metal cores[J].Chemicalcommunications,2004(8):1012-1013)和Ag@聚吡咯-壳聚糖(D.M.Cheng,X.D.Zhou,H.B.Xia,et al.Novel method for the preparation of polymeric hollownanospheres containing silver cores with different sizes[J].Chemistry ofmaterials,2005,17(14):3578-3581)核/壳纳米粉体。这种技术虽提高了产品纯度，但复杂的反应过程以及引入紫外线照射，使这种方法不适用于大规模工业生产。
因此，目前核/壳纳米粉体的制备技术都存在一定程度的不足，如工艺过程复杂、带入杂质、生产成本高和不易控制的问题，极大地限制了核/壳纳米粉体的产业化生产。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种合成工艺简单、合成过程易于控制、生产成本低和能产业化生产的核/壳纳米粉体的制备方法；用该方法制备的W@WS2核/壳纳米粉体不含杂质、催化活性高、能替代贵金属催化剂和应用前景大。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是：
步骤一、将三氧化钨粉体在乙醇中超声分散2～3小时，在80～100℃条件下干燥24～48h，即得预处理后的三氧化钨粉体。
步骤二、将32～45wt％的预处理后的三氧化钨粉体和55～68wt％硫磺粉体置入球磨罐中，混合均匀，制得混合料，再将所述混合料装入坩埚。
步骤三、将氩气通入管式电炉中，升温至600～1100℃，再将氢气通入管式电炉中，氢气流量为10～80mL/min。
步骤四、将步骤二所述的装有混合料的坩埚推入步骤三所述条件下的管式电炉，保温10～90min，自然冷却，即得W@WS2核/壳纳米粉体。
所述三氧化钨粉体中的WO3含量≥98wt％，三氧化钨粉体的粒径≤300nm。
所述硫磺粉体中的S含量≥98wt％，硫磺粉体的粒径≤500μm。
所述氢气中的H2含量≥97Vol％。
所述氩气中的Ar含量≥97Vol％。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果：
1、本发明中氢气的还原反应和硫磺的硫化反应协同作用，通过一步还原法合成W@WS2核/壳纳米粉体，反应前后不带入杂质；气相参与反应，提高了扩散速率、反应速率和反应程度，同时降低了反应温度和缩短了反应时间。
2、本发明通过调整三氧化钨的粒度控制核/壳纳米粉体的尺寸，通过调整氢气流量控制 核/壳纳米粉体中壳的厚度与核的尺寸，合成工艺简单，合成过程易于控制。
3、本发明中氢气在低温下还原纳米三氧化钨，避免了三氧化钨颗粒的烧结，从而防止合成纳米颗粒尺寸的长大，能提高合成纳米粉体的催化活性。本发明所制备的W@WS2核/壳纳米粉体的催化2-硝基苯胺和硼氢化钠反应速率常数为1.30～2.00×10-3S-1，优于金纳米颗粒的催化性，能替代贵金属催化剂和应用前景大。
4、本发明的原料来源广泛，价格低廉，生产成本低，产业化生产前景大。
5、本发明制备的W@WS2核/壳纳米粉体主要由钨和二硫化钨组成，钨纳米颗粒被二硫化钨包裹，防止其与空气接触，避免了钨纳米颗粒催化活性的降低。本发明所制备的W@WS2核/壳纳米粉体纯度W+WS2≥99wt％，催化活性高；W@WS2核/壳纳米粉体粒度为30～150nm，W核尺寸为20～50nm，WS2壳厚度2～10nm。
因此，本发明具有合成工艺简单、合成过程易于控制、生产成本低和能产业化生产的特点；所制备的W@WS2核/壳纳米粉体纯度高、催化活性高、能替代贵金属催化剂和应用前景大。
附图说明
图1为本发明制备的一种W@WS2核/壳纳米粉体的XRD图谱；
图2是图1所示的W@WS2核/壳纳米粉体的TEM图；
图3为本发明制备的另一种W@WS2核/壳纳米粉体的XRD图谱；
图4是图3所示的W@WS2核/壳纳米粉体的TEM图；
图5为本发明制备的又一种W@WS2核/壳纳米粉体的XRD图谱；
图6为图5所示的W@WS2核/壳纳米粉体的TEM图谱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料、氩气和氢气统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述三氧化钨粉体中的WO3含量≥98wt％，三氧化钨粉体的粒径≤300nm。
所述硫磺粉体中的S含量≥98wt％，硫磺粉体的粒径≤500μm。
所述氢气中的H2含量≥97Vol％。
所述氩气中的Ar含量≥97Vol％。
实施例1
一种W@WS2核/壳纳米粉体及其制备方法。所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、将三氧化钨粉体在乙醇中超声分散2～3小时，在80～100℃条件下干燥24～48h， 即得预处理后的三氧化钨粉体。
步骤二、将32～38wt％的预处理后的三氧化钨粉体和62～68wt％硫磺粉体置入球磨罐中，混合均匀，制得混合料，再将所述混合料装入坩埚。步骤三、将氩气通入管式电炉中，升温至650～850℃，再将氢气通入管式电炉中，氢气流量为20～60mL/min。
步骤四、将步骤二所述的装有混合料的坩埚推入步骤三所述条件下的管式电炉，保温20～50min，自然冷却，即得W@WS2核/壳纳米粉体。
图1和图2为本实施例所制备的W@WS2核/壳纳米粉体对应的XRD图谱和TEM图，可以看出：该制品主要由钨和二硫化钨组成，钨纳米颗粒被二硫化钨包裹，避免了钨纳米颗粒催化活性的降低。
本实施例所制备的W@WS2核/壳纳米粉体：W+WS2含量≥99.0wt％；粒度为30～120nm；W核尺寸为20～40nm；WS2壳厚度为2～5nm；催化2-硝基苯胺和硼氢化钠反应速率常数为1.40～1.60×10-3S-1。
实施例2
一种W@WS2核/壳纳米粉体及其制备方法。所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、将三氧化钨粉体在乙醇中超声分散2～3小时，在80～100℃条件下干燥24～48h，即得预处理后的三氧化钨粉体。
步骤二、将32～38wt％的预处理后的三氧化钨粉体和62～68wt％硫磺粉体置入球磨罐中，混合均匀，制得混合料，再将所述混合料装入坩埚。
步骤三、将氩气通入管式电炉中，升温至600～800℃，再将氢气通入管式电炉中，氢气流量为30～70mL/min。
步骤四、将步骤二所述的装有混合料的坩埚推入步骤三所述条件下的管式电炉，保温10～40min，自然冷却，即得W@WS2核/壳纳米粉体。
本实施例所制备的W@WS2核/壳纳米粉体主要由钨和二硫化钨组成，钨纳米颗粒被二硫化钨包裹，避免了钨纳米颗粒催化活性的降低。
本实施例制备的W@WS2核/壳纳米粉体：W+WS2含量≥99.2wt％；粒度为40～150nm；W核尺寸为30～40nm；WS2壳厚度为3～5nm；催化2-硝基苯胺和硼氢化钠反应速率常数为1.30～1.50×10-3S-1。
实施例3
一种W@WS2核/壳纳米粉体及其制备方法。所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、将三氧化钨粉体在乙醇中超声分散2～3小时，在80～100℃条件下干燥24～48h，即得预处理后的三氧化钨粉体。
步骤二、将36～42wt％的预处理后的三氧化钨粉体和58～64wt％硫磺粉体置入球磨罐中，混合均匀，制得混合料，再将所述混合料装入坩埚。
步骤三、将氩气通入管式电炉中，升温至800～1000℃，再将氢气通入管式电炉中，氢气流量为10～50mL/min。
步骤四、将步骤二所述的装有混合料的坩埚推入步骤三所述条件下的管式电炉，保温30～60min，自然冷却，即得W@WS2核/壳纳米粉体。
图3和图4为本实施例所制备的W@WS2核/壳纳米粉体对应的XRD图谱和TEM图。可以看出，该制品主要由钨和二硫化钨组成，钨纳米颗粒被二硫化钨包裹，避免了钨纳米颗粒催化活性的降低。
本实施例所制备的W@WS2核/壳纳米粉体：W+WS2含量≥99.5wt％；粒度为30～70nm；W核尺寸为20～30nm；WS2壳厚度为5～10nm；催化2-硝基苯胺和硼氢化钠反应速率常数为1.70～1.90×10-3S-1。
实施例4
一种W@WS2核/壳纳米粉体及其制备方法。所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、将三氧化钨粉体在乙醇中超声分散2～3小时，在80～100℃条件下干燥24～48h，即得预处理后的三氧化钨粉体。
步骤二、将36～42wt％的预处理后的三氧化钨粉体和58～64wt％硫磺粉体置入球磨罐中，混合均匀，制得混合料，再将所述混合料装入坩埚。
步骤三、将氩气通入管式电炉中，升温至900～1100℃，再将氢气通入管式电炉中，氢气流量为40～80mL/min。
步骤四、将步骤二所述的装有混合料的坩埚推入步骤三所述条件下的管式电炉，保温40～70min，自然冷却，即得W@WS2核/壳纳米粉体。
本实施例所制备的W@WS2核/壳纳米粉体主要由钨和二硫化钨组成，钨纳米颗粒被二硫化钨包裹，避免了钨纳米颗粒催化活性的降低。
本实施例所制备的W@WS2核/壳纳米粉体：W+WS2含量≥99.3wt％；粒度为30～80nm；W核尺寸为30～50nm；WS2壳厚度为2～5nm；催化2-硝基苯胺和硼氢化钠反应速率常数为1.80～2.00×10-3S-1。
实施例5
一种W@WS2核/壳纳米粉体及其制备方法。所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、将三氧化钨粉体在乙醇中超声分散2～3小时，在80～100℃条件下干燥24～48h，即得预处理后的三氧化钨粉体。
步骤二、将38～45wt％的预处理后的三氧化钨粉体和55～62wt％硫磺粉体置入球磨罐中，混合均匀，制得混合料，再将所述混合料装入坩埚。
步骤三、将氩气通入管式电炉中，升温至700～900℃，再将氢气通入管式电炉中，氢气流量为30～50mL/min。
步骤四、将步骤二所述的装有混合料的坩埚推入步骤三所述条件下的管式电炉，保温50～80min，自然冷却，即得W@WS2核/壳纳米粉体。
图5和图6为本实施例所制备的W@WS2核/壳纳米粉体对应的XRD图谱和TEM图，可以看出：该制品主要由钨和二硫化钨组成，钨纳米颗粒被二硫化钨包裹，避免了钨纳米颗粒催化活性的降低。
本实施例所制备的W@WS2核/壳纳米粉体：W+WS2含量≥99.8wt％；粒度为30～100nm；W核尺寸为20～40nm；WS2壳厚度为5～10nm；催化2-硝基苯胺和硼氢化钠反应速率常数为1.50～1.70×10-3S-1。
实施例6
一种W@WS2核/壳纳米粉体及其制备方法。所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、将三氧化钨粉体在乙醇中超声分散2～3小时，在80～100℃条件下干燥24～48h，即得预处理后的三氧化钨粉体。
步骤二、将38～45wt％的预处理后的三氧化钨粉体和55～62wt％硫磺粉体置入球磨罐中，混合均匀，制得混合料，再将所述混合料装入坩埚。
步骤三、将氩气通入管式电炉中，升温至750～950℃，再将氢气通入管式电炉中，氢气流量为40～60mL/min。
步骤四、将步骤二所述的装有混合料的坩埚推入步骤三所述条件下的管式电炉，保温60～90min，自然冷却，即得W@WS2核/壳纳米粉体。
本实施例制备的W@WS2核/壳纳米粉体主要由钨和二硫化钨组成，钨纳米颗粒被二硫化钨包裹，避免了钨纳米颗粒催化活性的降低。
本实施例所制备的W@WS2核/壳纳米粉体：W+WS2含量≥99.6wt％；粒度为30～90nm；W核尺寸为20～35nm；WS2壳厚度为5～7nm；催化2-硝基苯胺和硼氢化钠反应速率常数为1.60～1.80×10-3S-1。
本具体实施方式与现有技术相比具有以下积极效果和突出特点：
1、本具体实施方式中氢气的还原反应和硫磺的硫化反应协同作用，通过一步还原法合成W@WS2核/壳纳米粉体，反应前后不带入杂质；气相参与反应，提高了扩散速率、反应速率和反应程度，同时降低了反应温度和缩短了反应时间。
2、本具体实施方式通过调整三氧化钨的粒度控制核/壳纳米粉体的尺寸，通过调整氢气流量控制核/壳纳米粉体中壳的厚度与核的尺寸，合成工艺简单，合成过程易于控制。
3、本具体实施方式中氢气在低温下还原纳米三氧化钨，避免了三氧化钨颗粒的烧结，从而防止合成纳米颗粒尺寸的长大，能提高合成纳米粉体的催化活性。本具体实施方式所制备的W@WS2核/壳纳米粉体的催化2-硝基苯胺和硼氢化钠反应速率常数为1.30～2.00×10-3S-1，优于金纳米颗粒的催化性，能替代贵金属催化剂和应用前景大。
4、本具体实施方式的原料来源广泛，价格低廉，生产成本低，产业化生产前景大。
5、本具体实施方式制备的W@WS2核/壳纳米粉体如说明书附图所示，图1、图3和图5依次是实施例1、实施例3和实施例5制备的W@WS2核/壳纳米粉体的XRD图谱，由图可知所制备的W@WS2核/壳纳米粉体主要由钨和二硫化钨组成。图2、图4和图6依次是实施例1、实施例3和实施例5制备的W@WS2核/壳纳米粉体的TEM图谱，由图可知，钨纳米颗粒被二硫化钨包裹，防止其与空气接触，避免了钨纳米颗粒催化活性的降低。本具体实施方式所制备的W@WS2核/壳纳米粉体纯度W+WS2≥99wt％，催化活性高；W@WS2核/壳纳米粉体粒度为30～150nm，W核尺寸为20～50nm，WS2壳厚度2～10nm。
因此，本具体实施方式具有合成工艺简单、合成过程易于控制、生产成本低和能产业化生产的特点；所制备的W@WS2核/壳纳米粉体纯度高、催化活性高、能替代贵金属催化剂和应用前景大。
Claims (6)
1.一种W@WS2核/壳纳米粉体的制备方法，其特征在于所述制备方法是：
步骤一、将三氧化钨粉体在乙醇中超声分散2～3小时，在80～100℃条件下干燥24～48h，即得预处理后的三氧化钨粉体；
步骤二、将32～45wt％的预处理后的三氧化钨粉体和55～68wt％硫磺粉体置入球磨罐中，混合均匀，制得混合料，再将所述混合料装入坩埚；
步骤三、将氩气通入管式电炉中，升温至600～1100℃，再将氢气通入管式电炉中，氢气流量为10～80mL/min；
步骤四、将步骤二装有所述混合料的所述坩埚推入步骤三所述条件下的管式电炉，保温10～90min，自然冷却，即得W@WS2核/壳纳米粉体。
2.根据权利要求1所述W@WS2核/壳纳米粉体的制备方法，其特征在于所述三氧化钨粉体中的WO3含量≥98wt％，三氧化钨粉体的粒径≤300nm。
3.根据权利要求1所述W@WS2核/壳纳米粉体的制备方法，其特征在于所述硫磺粉体中的S含量≥98wt％，硫磺粉体的粒径≤500μm。
4.根据权利要求1所述W@WS2核/壳纳米粉体的制备方法，其特征在于所述氢气中的H2含量≥97Vol％。
5.根据权利要求1所述W@WS2核/壳纳米粉体的制备方法，其特征在于所述氩气中的Ar含量≥97Vol％。
6.一种W@WS2核/壳纳米粉体，其特征在于所述W@WS2核/壳纳米粉体是根据权利要求1～5项中任一项所述W@WS2核/壳纳米粉体的制备方法制备的W@WS2核/壳纳米粉体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410412500.6A CN104128612B (zh) | 2014-08-20 | 2014-08-20 | 一种w@ws2核/壳纳米粉体及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410412500.6A CN104128612B (zh) | 2014-08-20 | 2014-08-20 | 一种w@ws2核/壳纳米粉体及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104128612A CN104128612A (zh) | 2014-11-05 |
| CN104128612B true CN104128612B (zh) | 2017-01-11 |
Family
ID=51801607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410412500.6A Active CN104128612B (zh) | 2014-08-20 | 2014-08-20 | 一种w@ws2核/壳纳米粉体及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104128612B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104934584B (zh) | 2015-05-13 | 2017-04-05 | 陕西科技大学 | 一种多孔空心壳wo3/ws2纳米材料及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6217843B1 (en) * | 1996-11-29 | 2001-04-17 | Yeda Research And Development Co., Ltd. | Method for preparation of metal intercalated fullerene-like metal chalcogenides |
| CN1563299A (zh) * | 2004-04-20 | 2005-01-12 | 杨海滨 | 核壳结构纳米固体润滑剂及其制备方法 |
| CN1928038A (zh) * | 2006-09-05 | 2007-03-14 | 吉林大学 | 空心笼状结构纳米固体润滑剂及其制备方法 |
-
2014
- 2014-08-20 CN CN201410412500.6A patent/CN104128612B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6217843B1 (en) * | 1996-11-29 | 2001-04-17 | Yeda Research And Development Co., Ltd. | Method for preparation of metal intercalated fullerene-like metal chalcogenides |
| CN1563299A (zh) * | 2004-04-20 | 2005-01-12 | 杨海滨 | 核壳结构纳米固体润滑剂及其制备方法 |
| CN1928038A (zh) * | 2006-09-05 | 2007-03-14 | 吉林大学 | 空心笼状结构纳米固体润滑剂及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104128612A (zh) | 2014-11-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shi et al. | Construction of a 0D/1D composite based on Au nanoparticles/CuBi2O4 microrods for efficient visible-light-driven photocatalytic activity | |
| Wang et al. | Preparation, characterization and catalytic performance of single-atom catalysts | |
| Song et al. | Confining the Nucleation of Pt to In Situ Form (Pt‐Enriched Cage)@ CeO2 Core@ Shell Nanostructure as Excellent Catalysts for Hydrogenation Reactions | |
| Sasirekha et al. | Bimetallic Au–Ag/CeO2 catalysts for preferential oxidation of CO in hydrogen-rich stream: effect of calcination temperature | |
| CN102553579B (zh) | 一种高分散负载型纳米金属催化剂的制备方法 | |
| Phuruangrat et al. | Enhanced properties for visible-light-driven photocatalysis of Ag nanoparticle modified Bi2MoO6 nanoplates | |
| Horiguchi et al. | Preparation of gold/silver/titania trilayered nanorods and their photocatalytic activities | |
| Okhlopkova et al. | Semihydrogenation of 2-methyl-3-butyn-2-ol on Pd-Zn nanoalloys: Effect of composition and heterogenization | |
| Chen et al. | Enhanced catalyst activity by decorating of Au on Ag@ Cu2O nanoshell | |
| Fang et al. | In-situ formation of supported Au nanoparticles in hierarchical yolk-shell CeO2/mSiO2 structures as highly reactive and sinter-resistant catalysts | |
| Zhen et al. | Mass production of Co 3 O 4@ CeO 2 core@ shell nanowires for catalytic CO oxidation | |
| Gradon et al. | Advanced aerosol technologies towards structure and morphologically controlled next-generation catalytic materials | |
| Jia et al. | Synergistic catalysis of Au–Cu/TiO 2-NB nanopaper in aerobic oxidation of benzyl alcohol | |
| CN108031840B (zh) | 一种自支撑金属异质纳米超结构及其制备方法和用途 | |
| Liang et al. | One-step introduction of metallic Bi and non-metallic C in Bi 2 WO 6 with enhanced photocatalytic activity | |
| Zhu et al. | Room-temperature synthesis of cuprous oxide and its heterogeneous nanostructures for photocatalytic applications | |
| Ahmad et al. | Supported nanocatalysts: recent developments in microwave synthesis for application in heterogeneous catalysis | |
| She et al. | Spatially separated bimetallic cocatalysts on hollow-structured TiO 2 for photocatalytic hydrogen generation | |
| CN107694561A (zh) | 一种负载型分散贵金属量子点催化剂及其制备方法 | |
| Odoom-Wubah et al. | Facile synthesis of porous Pd nanoflowers with excellent catalytic activity towards CO oxidation | |
| Ganguli et al. | Core‐Shell Type Semiconducting Heterostructures for Visible Light Photocatalysis | |
| Xu et al. | Construction of AgCl/Ag/BiOCl with a concave-rhombicuboctahedron core–shell hierarchitecture and enhanced photocatalytic activity | |
| KR101890463B1 (ko) | 중공 금속 나노입자의 제조방법 및 이에 의해 제조된 중공 금속 나노입자 | |
| CN104128612B (zh) | 一种w@ws2核/壳纳米粉体及其制备方法 | |
| Yu et al. | Research progress of nanostructured materials for heterogeneous catalysis |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201203 Address after: No.25-1, Gangcheng Road, dongyinggang Economic Development Zone, Hekou District, Dongying City, Shandong Province Patentee after: Shandong Xingqiang Chemical Industry Technology Research Institute Co.,Ltd. Address before: 430081 construction of Qingshan District, Hubei, Wuhan Patentee before: WUHAN University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231030 Address after: Room 707, No. 15 Gangcheng Road, Dongying Port Economic Development Zone, Dongying City, Shandong Province, 257237 Patentee after: Shandong Industry Research Institute Zhongke High-end Chemical Industry Technology Research Institute Co.,Ltd. Address before: No.25-1, Gangcheng Road, dongyinggang Economic Development Zone, Hekou District, Dongying City, Shandong Province Patentee before: Shandong Xingqiang Chemical Industry Technology Research Institute Co.,Ltd. |