CN109896546B - 一种铵钨青铜纳米棒的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于无机材料的制备技术领域，公开了一种铵钨青铜纳米棒的制备方法，将二水合钨酸钠、硫脲和一水合柠檬酸溶于水中，充分搅拌溶解形成透明的溶液；将得到的溶液移入不锈钢反应釜中，密封，在180～220℃水热反应8～24h；将得到的反应产物置于空气中冷却至室温，分离、洗涤、干燥反应产物，得到铵钨青铜纳米棒。本发明利用二水合钨酸钠、硫脲和一水合柠檬酸为原料水热反应制备铵钨青铜纳米棒；本发明制备的铵钨青铜纳米棒形貌均一，直径为40～180nm，长度为0.6～5.8μm，直径和长度分布集中。同时，本发明工艺过程简单，易于控制，制备周期较短，成本低和更为环保，易于规模化生产。
Description
技术领域
本发明属于无机材料的制备技术领域，尤其涉及一种铵钨青铜纳米棒的制备方法。
背景技术
钨青铜化合物(MxWO3,M＝Tl,Rb,Cs,K,Na,NH4等)是一类重要的无机化合物，此类化合物中的钨离子以W6+和W5+的混合价态形式存在，从而使化合物整体电荷平衡。隧道结构和钨元素的这种特殊价态使得钨青铜化合物具有多种特殊的物理化学性能。铵钨青铜((NH4)xWO3)是钨青铜化合物的典型代表，具备良好的光学与催化等方面的性能，在近红外光吸收、光催化降解、光致及电致变色器件等领域具有非常重要的应用潜力。
迄今用于制备铵钨青铜化合物的方法主要有固相热分解法和湿化学方法(溶剂热法和水热法等)。其中，固相热分解法具有需要较高的温度、所得样品粒径过大、形貌难以控制且易引入杂质等缺点。与固相热分解法相比，溶剂热法和水热法等湿化学方法可以在相对较低的温度下实现铵钨青铜化合物的合成，能直接得到粒径小、分散性和均匀性较好的粉末产物，不仅可以避免固相热分解法制备铵钨青铜易引起的问题，而且还可以通过控制实验条件得到所需要的形貌。人们采用溶剂热法制备了铵钨青铜纳米管、纳米棒等，但是溶剂热法要消耗大量的有机溶剂，成本和环保性仍有待提升。与溶剂热法相比，水热法使用的溶剂为水，工艺更为环保、经济。Kang等(Kang L,Xu W,Wang K,et al.Transparent(NH4)xWO3colloidal dispersion and solar control foil:Low temperature synthesis,oxygen deficiency regulation and NIR shielding ability[J].Solar EnergyMaterials&Solar Cells,128(2014)184-189.)以钨酸铵、柠檬酸、硫酸和盐酸肼为原料，在水热条件下制备出直径在6～12nm，长度在20～100nm之间的铵钨青铜纳米棒。但是，该方法得到的铵钨青铜纳米棒形貌不够均一以及制备周期较长，不利于规模化生产。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种铵钨青铜纳米棒的制备方法。
本发明是这样实现的，一种铵钨青铜纳米棒的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤一，将二水合钨酸钠、硫脲和一水合柠檬酸以1:2～3:0.8～1.3的摩尔比溶于水中，充分搅拌溶解形成透明的溶液；
步骤二，将步骤一得到的溶液移入不锈钢反应釜中，密封，在180～220℃水热反应8～24h；
步骤三，将步骤二得到的反应产物置于空气中冷却至室温，分离、洗涤、干燥反应产物，得到铵钨青铜纳米棒。
进一步，步骤一中，二水合钨酸钠、硫脲和一水合柠檬酸的摩尔比为1:2.5:1。
进一步，步骤二中，反应温度为200℃，反应时间为12h。
进一步，步骤三中，分离、洗涤、干燥反应产物的具体步骤为：
(1)将反应产物离心分离，然后弃去上层清液；
(2)分别用去离子水和无水乙醇洗涤蓝色沉淀；
(3)将所得产物于60℃干燥箱中干燥。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：
本发明利用二水合钨酸钠、硫脲和一水合柠檬酸为原料水热反应制备铵钨青铜纳米棒；本发明制备的铵钨青铜纳米棒形貌均一，直径为40～180nm，长度为0.6～5.8μm，直径和长度分布集中。同时，本发明工艺过程简单，易于控制，制备周期较短，成本低和更为环保，易于规模化生产。
附图说明
图1是本发明实施例提供的铵钨青铜纳米棒的制备方法流程图。
图2是本发明实施例提供的制备的铵钨青铜纳米棒的XRD图。
图3是本发明实施例提供的制备的铵钨青铜纳米棒的SEM照片。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的铵钨青铜纳米棒的制备方法，具体包括如下步骤：
S101，将二水合钨酸钠、硫脲和一水合柠檬酸以1:2～3:0.8～1.3的摩尔比溶于水中，充分搅拌溶解形成透明的溶液；
S102，将步骤一得到的溶液移入不锈钢反应釜中，密封，在180～220℃水热反应8～24h；
S103，将步骤二得到的反应产物置于空气中冷却至室温，分离、洗涤、干燥反应产物，得到铵钨青铜纳米棒。
步骤S101中，本发明实施例提供的二水合钨酸钠、硫脲和一水合柠檬酸的摩尔比为1:2.5:1。
步骤S102中，本发明实施例提供的反应温度为200℃，反应时间为12h。
步骤S103中，本发明实施例提供的分离、洗涤、干燥反应产物的具体步骤为：
(1)将反应产物离心分离，然后弃去上层清液；
(2)分别用去离子水和无水乙醇洗涤蓝色沉淀；
(3)将所得产物于60℃干燥箱中干燥。
下面结合具体实施例对本发明的应用原理进行进一步说明；
实施例1；
一种铵钨青铜纳米棒的制备方法，包括以下步骤：
(1)将3.07g(9.3mmol)二水合钨酸钠、1.78g(23.4mmol)硫脲和1.95g(9.3mmol)一水合柠檬酸溶于40ml水中，充分搅拌溶解形成透明的溶液；
(2)将步骤(1)得到的溶液移入不锈钢反应釜中，密封，在200℃下反应12h；
(3)将步骤(2)得到的反应产物置于空气中冷却至室温，将反应产物离心分离，然后弃去上层清液，分别用去离子水和无水乙醇洗涤蓝色沉淀，所得产物于60℃干燥箱中干燥，得到铵钨青铜纳米棒。
如图2所示，本发明实施例提供的制备的铵钨青铜纳米棒的XRD图。
实施例制备的铵钨青铜纳米棒XRD峰位与标准衍射图相一致，实施例1制备的铵钨青铜纳米棒纯度为100％。
如图3所示，本发明实施例提供的制备的铵钨青铜纳米棒的SEM照片。
该铵钨青铜纳米棒形貌均一，直径为40～180nm，长度为0.6～5.8μm，直径和长度分布集中。
实施例2；
一种铵钨青铜纳米棒的制备方法，包括以下步骤：
(1)将3.07g(9.3mmol)二水合钨酸钠、1.48g(19.5mmol)硫脲和1.6g(7.6mmol)一水合柠檬酸溶于40ml水中，充分搅拌溶解形成透明的溶液；
(2)将步骤(1)得到的溶液移入不锈钢反应釜中，密封，在180℃下反应24h；
(3)将步骤(2)得到的反应产物置于空气中冷却至室温，将反应产物离心分离，然后弃去上层清液，分别用去离子水和无水乙醇洗涤蓝色沉淀，所得产物于60℃干燥箱中干燥，得到铵钨青铜纳米棒。
实施例3；
一种铵钨青铜纳米棒的制备方法，包括以下步骤：
(1)将3.07g(9.3mmol)二水合钨酸钠、2.02g(26.5mmol)硫脲和2.35g(11.2mmol)一水合柠檬酸溶于40ml水中，充分搅拌溶解形成透明的溶液；
(2)将步骤(1)得到的溶液移入不锈钢反应釜中，密封，在220℃下反应8h；
(3)将步骤(2)得到的反应产物置于空气中冷却至室温，将反应产物离心分离，然后弃去上层清液，分别用去离子水和无水乙醇洗涤蓝色沉淀，所得产物于60℃干燥箱中干燥，得到铵钨青铜纳米棒。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种铵钨青铜纳米棒的制备方法，其特征在于，所述铵钨青铜纳米棒的制备方法包括以下步骤：
步骤一，将二水合钨酸钠、硫脲和一水合柠檬酸以1:2～3:0.8～1.3的摩尔比溶于水中，充分搅拌溶解形成透明的溶液；
步骤二，将步骤一得到的溶液移入不锈钢反应釜中，密封，在180～220℃水热反应8～24h；
步骤三，将步骤二得到的反应产物置于空气中冷却至室温，分离、洗涤、干燥，得到铵钨青铜纳米棒。
2.如权利要求1所述的铵钨青铜纳米棒的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，二水合钨酸钠、硫脲和一水合柠檬酸的摩尔比为1:2.5:1。
3.如权利要求1所述的铵钨青铜纳米棒的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，反应温度为200℃，反应时间为12h。
4.如权利要求1所述的铵钨青铜纳米棒的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，分离、洗涤、干燥的具体步骤为：
(1)将反应产物离心分离，然后弃去上层清液；
(2)分别用去离子水和无水乙醇洗涤蓝色沉淀；
(3)将所得产物于60℃干燥箱中干燥。
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