CN108928822A - 气态还原氧化钼制备碳化钼的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明气态还原氧化钼制备碳化钼的方法，特别涉及气态还原氧化钼制备超细碳化钼的方法，属于超细材料制备领域。本发明以纯三氧化钼或高品位钼焙砂为原料，将其置于高温炉中，以惰性气体为载气，在800‑1200℃下加热产生三氧化钼蒸气，再于800‑1200℃下与还原气均匀混合，经3‑30s还原后，在惰性气体保护下冷却，即可得到碳化钼粉末。本方法具有成本低、制备高效、产品质量好等优势，适宜工业化生产。

Description

气态还原氧化钼制备碳化钼的方法
技术领域
本发明气态还原氧化钼制备碳化钼的方法，特别涉及气态还原氧化钼制备超细碳化钼的方法，属于超细材料制备领域。
背景技术
碳化钼具有较高熔点和硬度、良好热稳定性和机械稳定性和极好抗腐蚀性等特点，被广泛用作材料涂层及颗粒增强剂。同时，碳化钼还具备类贵金属特性的催化性能，在传统的有机合成、甲醇电池及电解水制氢等领域，被认作是铂基材料的有效替代品，极具应用前景。而超细尺度的碳化钼，由于具备更加优越的物理化学特性，已成为开发研究的重点。
现今超细碳化钼合成方法主要包括以下几类：
1)直接以超细的前驱体为原料，通过程序升温法或碳化还原法进行制备；
2)以球磨法得到超细前驱体，再进行碳化还原；
3)通过溶胶-凝胶法合成前驱体，再进行碳化还原；
4)其他方法，如模板法，等离子沉积法等。
这些方法虽然在工艺上可行，但对于规模化生产而言，在成本、能耗、效率、产品质量等方面普遍存在不足。就前驱体制备而言，直接采用超细前驱体价格过于昂贵，液相法制备前驱体工序冗长且产量低，球磨法制备前驱体能耗非常高；就还原过程而言，通常在低温(<800℃)进行还原，合成效率低，能源利用率低，碳化还原还将残留杂质，使得产品纯度难以保障。
发明内容
针对现有方法低效、高成本、产品杂质多的显著不足，本发明提出以低成本的纯三氧化钼或高品位钼焙砂为原料，通过气态还原的方法，在短时间内高效制备超细碳化钼，获得的产品形貌均一、粒度细、纯度高、易于分散。
本发明气态还原氧化钼制备碳化钼的方法，原料为纯三氧化钼，也可采用高品位钼焙砂。由于后者在高温下同样能产生高纯的三氧化钼蒸气，因而几乎不会向产品中引入明显杂质。
本发明气态还原氧化钼制备碳化钼的方法，以纯三氧化钼和/或高品位钼焙砂为原料，先将原料加热至产生三氧化钼蒸气，再通过惰性气体运输与还原气体高温混合反应3-30s、优选为5-20s、进一步优选为12-18s后，在惰性气体保护下冷却至低于100℃，得到碳化钼；所述高温混合反应的温度大于800℃。高品位钼焙砂在高温下同样能产生高纯的三氧化钼蒸气，因而几乎不会向产品中引入明显杂质。
本发明气态还原氧化钼制备碳化钼的方法，单位时间内，所通入的还原气体(以CH4计)与三氧化钼蒸气(以MoO3计)的摩尔比大于1.4，进一步优选为2-4。
本发明气态还原氧化钼制备碳化钼的方法，所述纯三化钼中钼含量大于等于99.8wt％，所述高品位钼焙砂钼含量高于60wt％。
本发明气态还原氧化钼制备碳化钼的方法，原料加热产生三氧化钼蒸气的温度为800-1200℃。优选为900-1150℃。
本发明气态还原氧化钼制备碳化钼的方法，高温混合反应的温度为800-1200℃。优选为1000-1200℃。
本发明气态还原氧化钼制备碳化钼的方法，所述的惰性气体为纯度大于等于99.9％的高纯氮气或氩气。高纯的氮气或氩气被用作载气来运输三氧化钼蒸气，同时也作为产品冷却时的保护气。
本发明气态还原氧化钼制备碳化钼的方法，所述的还原气体包括甲烷所述还原气体中甲烷的体积百分数应大于等于80％。在800-1200℃下，由含三氧化钼原料产生蒸气，通过甲烷等还原气对蒸气前驱体实现气态还原。
本发明气态还原氧化钼制备碳化钼的方法，所述碳化钼为超细碳化钼，所述超细碳化钼在在三维空间中至少有一维处于纳米(0.1-100nm)或亚微米(100-1000nm)尺寸。
本发明气态还原氧化钼制备碳化钼的方法，在气态还原过程中，三氧化钼与还原气能实现分子级混合，反应十分迅速，通常在3-30s即可完成，而由气态析出的初晶核数量多且粒度细，易于形成分散性良好的超细材料。另外，相较于碳化还原，气基还原几乎不会由还原剂引入杂质，因而产品的纯度也相对更高。
本发明气态还原氧化钼制备碳化钼的方法，所得到的碳化钼产品呈现为近似六边形，形貌与粒度均一性较好，合成过程可通过调整蒸气浓度、还原时间、还原剂比、还原时间等参数精细控制形貌及尺寸，可实现各粒径尺度阶段的成品生产，同时也包括生产处纳米级产物。
附图说明
附图1为本发明实施例1所得产品的SEM图；
附图2为本发明实施例1所得产品的XRD图；
附图3为本发明实施例2所得产品的SEM图；
附图4为本发明实施例3所得产品的SEM图；
附图5为本发明实施例3所得产品的XRD图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步解释和说明，本发明权利要求的保护范围不受以下实施例限制。
实施例1：
以纯三氧化钼(≥99.9％)粉末为原料，蒸气产生温度控制在950℃，还原温度控制为1050℃，三氧化钼蒸气通过氮气运输与甲烷混合，还原气与挥发三氧化钼摩尔比为3.5，混合气在高温段流动时间约12s，得到固态产物在氮气保护下冷却至室温。SEM检测表明，产品为边长300-600nm，厚30-60nm，近似六边形的均一纳米片；XRD图谱显示，产品为纯碳化二钼，无游离碳及未碳化完全的钼氧化物。
实施例2：
以纯三氧化钼(≥99.9％)粉末为原料，蒸气产生温度控制在950℃，还原温度控制为1050℃，三氧化钼蒸气通过氮气运输与甲烷混合，还原气与挥发三氧化钼摩尔比为3.5，混合气在高温段流动时间延长至约18s，得到固态产物在氮气保护下冷却至室温。SEM检测表明，产品大部分为边长300-600nm，厚50-150nm，近似六边形的薄片，但也出现少量粗粒级的层状碳化钼。
实施例3：
以高品位钼焙砂(60.47wt％)为原料，蒸气产生温度控制在1000℃，还原温度控制为1050℃，三氧化钼蒸气通过氮气运输与甲烷混合，还原气与挥发三氧化钼摩尔比为3.5，混合气在高温段流动时间约为12s，得到固态产物在氮气保护下冷却至室温。SEM检测表明，产品为边长300-600nm，厚50-150nm，近似六边形的均一薄片；XRD图谱显示，产品为纯碳化二钼，无游离碳及未碳化完全的钼氧化物。

Claims (7)

1.气态还原氧化钼制备碳化钼的方法，其特征在于：以纯三氧化钼和/或高品位钼焙砂为原料，先将原料加热至产生三氧化钼蒸气，再通过惰性气体运输与还原气体高温混合反应3-30s后，在惰性气体保护下冷却至低于100℃，得到碳化钼；所述高温混合反应的温度大于800℃。
2.根据权利要求1所述的气态还原氧化钼制备碳化钼的方法，其特征在于：单位时间内，所通入的还原气体与三氧化钼蒸气的摩尔比大于1.4。
3.根据权利要求1所述的气态还原氧化钼制备碳化钼的方法，其特征在于：所述纯三氧化钼中钼含量大于等于99.8wt％，所述高品位钼焙砂钼含量高于60wt％。
4.根据权利要求1所述的气态还原氧化钼制备碳化钼的方法，其特征在于：原料加热产生三氧化钼蒸气的温度为800-1200℃；高温混合反应的温度为800-1200℃。
5.根据权利要求1所述的气态还原氧化钼制备碳化钼的方法，其特征在于：所述的惰性气体为纯度大于等于99.9％的高纯氮气或氩气。
6.根据权利要求1所述的气态还原氧化钼制备碳化钼的方法，其特征在于：所述的还原气体包括甲烷所述还原气体中甲烷的体积百分数应大于等于80％。
7.根据权利要求1所述的气态还原氧化钼制备碳化钼的方法，其特征在于：所述碳化钼为超细碳化钼，所述超细碳化钼在在三维空间中至少有一维处于纳米或亚微米尺寸。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109648094A (zh) * 2018-12-28 2019-04-19 江苏博迁新材料股份有限公司 一种利用蒸发-冷凝法和还原法生产镍基超细高温合金粉的方法
CN110422846A (zh) * 2019-08-13 2019-11-08 哈尔滨工业大学 一种碳化钼纳米材料的合成方法
CN112919472A (zh) * 2019-12-06 2021-06-08 中国科学院福建物质结构研究所 一种碳化钼二维材料的制备方法及其应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1176312A (zh) * 1996-09-06 1998-03-18 汪兆泉 碳化钼的生产方法
CN105710390A (zh) * 2016-05-05 2016-06-29 北京科技大学 一种直接利用工业级三氧化钼制备纳米级钼粉的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1176312A (zh) * 1996-09-06 1998-03-18 汪兆泉 碳化钼的生产方法
CN105710390A (zh) * 2016-05-05 2016-06-29 北京科技大学 一种直接利用工业级三氧化钼制备纳米级钼粉的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHOI, JEONG-GIL ET AL.: "Pyridine hydrodenitrogenation over molybdenum carbide catalyst", 《JOURNAL OF CATALYSIS》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109648094A (zh) * 2018-12-28 2019-04-19 江苏博迁新材料股份有限公司 一种利用蒸发-冷凝法和还原法生产镍基超细高温合金粉的方法
CN110422846A (zh) * 2019-08-13 2019-11-08 哈尔滨工业大学 一种碳化钼纳米材料的合成方法
CN112919472A (zh) * 2019-12-06 2021-06-08 中国科学院福建物质结构研究所 一种碳化钼二维材料的制备方法及其应用

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