CN107746057B - 一种超细碳化钼的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种超细碳化钼的制备方法，属于能源与催化材料以及硬质合金领域。所述制备超细碳化钼的方法以MoS2或钼精矿、碳酸钠、炭质还原剂为主要原料，将上所述原料按一定比例混合混匀，压块成型，并将压好样品放入高温炉中在惰性气氛的保护下反应一定时间，将反应得到的产物水浸处理，即可获得超细碳化钼，滤液进行蒸干得到硫化钠。本发明直接采用价格相对较低MoS2或钼精矿作为主要原料，极大的降低了制备碳化钼的原料成本，并且生产工艺简单，流程短，操作简单，能耗低，无污染气体二氧化硫生成，且可以得到化工产品硫化钠。因此，在成本，能耗和环保等方面具有明显的优势，且可以获得粒径小于1μm的超细碳化钼。

Description

一种超细碳化钼的制备方法
技术领域
本发明属于能源与催化材料以及硬质合金领域，具体涉及一种超细碳化钼的制备方法。
背景技术
近年来过渡金属碳化物因其独特的电子结构和优良的催化性能成为新型无机催化材料领域的一个研究热点。碳化钼（Mo2C）是碳原子进入过渡金属钼晶格而产生的一类具有金属性质的间填充型化合物，它结合了3种不同物质的特性：共价固体、离子晶体和过渡金属，从而具有特殊的物理化学性质，碳化钼表现出了和共价固体一样的硬度和脆度，和典型的离子晶体一样具有简单的晶体结构和较高的熔点，同时具有硬度大、熔点高、耐腐蚀等特点。
碳化钼是具有金属光泽的灰色粉末，具有很高的熔点和硬度、良好的热稳定性和机械稳定性、极好的耐腐蚀性等优点。研究表明碳化钼还具有类似贵金属电子的电子结构和催化特性，碳化钼催化剂在加氢脱氮、加氢脱硫、烷烃异构化、水汽转变等反应中都表现出了较高的催化特性，在一些反应中其催化性能可以与铂、铱等贵金属催化剂相媲美，被誉为“类铂催化剂”，因此碳化钼催化剂正引起国内外学者的广泛关注。碳化钼催化剂的合成方法有：程序升温反应法（TPR）、高温合成法、溶胶凝胶法（Sel-gel）、化学气相沉积法（CVD）、碳热还原法（CTR）等。传统制取碳化钼的主要钼源为钼酸铵以及氧化钼，而这两大类原料都是经过钼矿氧化焙烧、氨水溶解等处理后获得，在处理过程中流程较长、能耗高、并且有有害气体SO2产生，本发明直接使用MoS2或钼精矿作为钼源，缩短生产流程，能耗少。
发明内容
本发明提供超细碳化钼制备的方法，本发明以MoS2或钼精矿、碳酸钠以及炭质还原剂为主要原料，通过一系列处理步骤，制备获得所述超细碳化钼，具有超细的粒径，能够缩短碳化钼的生产流程，降低生产成本，提高生产效率，该产品以MoS2或钼精矿为钼源制取，极易操作，有望大量工业生产等优点,具有较高的商业价值。
一种超细碳化钼的制备方法，制备用原料为：MoS2或钼精矿、碳酸钠、炭质还原剂；
步骤一、原料配制：根据要制备的碳化钼中Mo与C的含量比，配入MoS2或钼精矿与炭质还原剂的比例，根据原料中S的含量配入相应的碳配钠；
步骤二、将原料进行混料，充分混匀，并进行压块成型；
步骤三、将得到的块状原料，放入高温炉炉中，在惰性气氛的保护下，在700-900℃保温1-20h；
步骤四、将步骤三中得到的产物放入水中，搅拌水浸0.5-10h后过滤，干燥，得到超细碳化钼。
步骤五、将滤液进行蒸干等处理得到硫化钠。
所述的炭质还原剂包括石墨、炭黑、活性炭等。所述的混料方式包含研磨、搅拌、球磨混料。所述的惰性气体包含氩气和氮气。
本发明的有益技术效果：
（1）本发明仅以MoS2或钼精矿、碳酸钠以及炭质还原剂为主要原料，相比于传统使用钼酸铵或氧化钼为钼源制取碳化钼的方法，本发明直接使用MoS2或钼精矿作为钼源，MoS2纯度可达98%以上，钼精矿纯度可以达到90-95%，从原料上能够大大的降低成本。
（2）本发明采用高温碳热还原方法，MoS2或钼精矿中的S以固体Na2S的形式被回收，水浸可以除去硫化钠并集中回收硫资源，整个过程中无含硫气体产生，对环境友好。
（3）本发明反应效率较高，相比于传统生产碳化钼的工艺，反应流程大大缩短，降低了能耗。
（4）本发明制备得到的碳化钼具超细粒径，具备相对高的商业价值。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
实施例1
本发明以分析纯MoS2、Na2CO3和活性炭为原料，按MoS2、Na2CO3、活性炭摩尔比为2:4.4:15的比例配料，然后利用搅拌器将配好的原料混合均匀，在6MP的压力下压块。当高温炉升至800oC时，向炉内通入氩气气氛(流速200sccm)，待排净炉管中空气后将块样放入高温炉中，保温2h，在氩气条件下冷却产物，将得到的产物水浸0.5h，干燥后得到碳化钼产品。X射线衍射(XRD)表明，水浸前的物相为Mo2C和Na2S,没有其他物相；水浸后的物相只有Mo2C。场发射(FE-SEM)表明，最终得到的Mo2C拥有超细的粒径，粒径小于1μm。
实施例2
实施例2与实施例1基本相同，不同之处在于：
按MoS2、Na2CO3、活性炭摩尔比为2:4.8:9的比例配料，然后利用搅拌器将配好的原料混合均匀，在6MP的压力下压块。当高温炉升至700oC时，向炉内通入氩气气氛(流速200sccm)，待排净炉管中空气后将块样放入高温炉中，保温8h，在氩气条件下冷却产物，将得到的产物水浸10h，干燥后得到碳化钼产品。最终得到的Mo2C拥有超细的粒径，粒径小于1μm。
实施例3
实施例3与实施例1基本相同，不同之处在于：
将实施例1中的炭质还原剂活性炭替换为炭黑，按MoS2、Na2CO3、炭黑摩尔比为2:4.8:10的比例配料，然后利用搅拌器将配好的原料混合均匀，在6MP的压力下压块。当高温炉升至850oC时，向炉内通入氩气气氛(流速200sccm)，待排净炉管中空气后将块样放入高温炉中，保温8h，在氩气条件下冷却产物，将得到的产物水浸10h，干燥后得到碳化钼产品。水浸前的物相为Mo2C和Na2S,没有其他物相；水浸后的物相只有Mo2C。最终得到的Mo2C拥有超细的粒径，粒径小于1μm。
实施例4
实施例4与实施例1基本相同，不同之处在于：
将实施例1中的炭质还原剂活性炭替换为石墨，按MoS2、Na2CO3、石墨摩尔比为2:4.8:10的比例配料，然后利用搅拌器将配好的原料混合均匀，在6MP的压力下压块。当高温炉升至850oC时，向炉内通入氩气气氛(流速200sccm)，待排净炉管中空气后将块样放入高温炉中，保温20h，在氩气条件下冷却产物，将得到的产物水浸4h，干燥后得到碳化钼产品。水浸前的物相为Mo2C和Na2S,没有其他物相；水浸后的物相只有Mo2C。最终得到的Mo2C拥有超细的粒径，粒径小于1μm。
实施例5
实施例5与实施例1基本相同，不同之处在于：
将实施例1中的MoS2替换为钼精矿，按钼精矿、Na2CO3、活性炭摩尔比为2:5:15的比例配料，然后利用搅拌器将配好的原料混合均匀，在6MP的压力下压块。当高温炉升至850oC时，向炉内通入氩气气氛(流速200sccm)，待排净炉管中空气后将块样放入高温炉中，保温8h，在氩气条件下冷却产物，将得到的产物水浸10h，干燥后得到碳化钼产品。最终得到的Mo2C拥有超细的粒径，粒径小于1μm。

Claims (1)

1.一种超细碳化钼的制备方法，其特征在于：
步骤一、原料配制：根据要制备的碳化钼中Mo与C的含量比，配入MoS2或钼精矿与炭质还原剂的比例，根据原料中S的含量配入相应的碳酸钠；
步骤二、将原料进行混料，充分混匀，并进行压块成型；
步骤三、将得到的块状原料，放入高温炉中，在惰性气氛的保护下，在700-900℃保温1-20h；
步骤四、将步骤三中得到的产物放入水中，搅拌水浸0.5-10h后过滤，干燥，得到超细碳化钼；
步骤五、过滤后的滤液进行蒸干得到Na2S；如上所述的制备方法，其特征在于：所述的炭质还原剂为石墨、炭黑或活性炭中的一种；所述的混料方式包含研磨、搅拌、球磨；所述的惰性气体包含氩气和氮气。
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