CN112279302A - 一种三氧化钨变色材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种三氧化钨变色材料的制备方法,本发明制备了一种遇氢气在常温下变色的三氧化钨变色材料,可以在常温下用眼睛观察到氢气的泄露,从而避免氢气泄露带来的危险。WO3的化学性质稳定,而且氧空位的扩散系数高,是一种常用的气敏材料,是氢敏传感器中最具有前途的氢敏材料之一,本发明所制备的氢敏材料具有响应快速、变色敏锐的优点,具有很大的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于材料领域。具体涉及一种三氧化钨变色材料的制备方法。
背景技术
氢能源是可再生清洁能源,是保障能源可持续性的有效途径。2010年7 月12日,世界首座氢能源发电站在意大利建成投产,标志着氢能的利用已经进 入实质化阶段。由于氢气的优良特性,在其他领域也有广泛的应用,例如地震 监测、高纯度硅晶片的生产、含氢化工产品生产、石油提炼、金属焊接等。但 是,氢气是一种高危气体,常温常压下,若空气中氢气的含量位于4%-74.5% 之间,极有可能引发火灾、爆炸等事故,威胁人身财产安全。为了保障氢气产 生、储存、运输和使用过程中的安全性,扩大氢气的应用领域,研究一种抗干扰能力强、灵敏度高、反应时间短、稳定性高、可靠性好、体积小、成本低的 氢气传感器具有十分重要的意义。
目前技术相对成熟,且已经商业化应用的氢气传感器主要是电化学类传 感器。这类传感器采用电信号作为传感和解调信号,能快速准确的检测出环 境气氛中的氢气浓度,具有检测阈值低,误差较小等优点,是较为理想的氢 气传感器;但同时这类传感器对检测环境也具有一定的要求(环境湿度、干 扰气体、电磁强度等)。最重要的是电化学传感器原理上带电,在工作时有产 生电火花的可能性,因而仍然具有潜在的爆炸危险;另外传感器对其他还原 性气体CO、CH4和NH3具有交叉敏感的可能性,因此传统的电化学传感器在安 全性和选择敏感性方面仍然存在一些难以克服的问题。
WO3是一种重要的多功能材料,其颜色特性聚集了众多研究人员的焦点。 近年来,研究者对WO3的变色特性进行了大量的研究,认为WO3具有较为复杂 的物理性质。WO3的化学性质稳定,而且氧空位的扩散系数高,是一种常用 的气敏材料,许多实验证明该材料对多种气体敏感。由于纯WO3通过掺杂贵 金属改性后对氢有很好的灵敏度和响应选择性,因此WO3薄膜是氢敏传感器 中最具有发展的氢敏材料之一,其潜在的应用价值非常大。
本发明通过水热法制备出一种在氢气气氛下变色的三氧化钨粉体,具有 响应快速、变色敏锐的优点。
发明内容
本发明属于材料领域,其目的主要由于现如今氢气的使用过程中存在许 多不安全的情况,氢气无色无味,达到一定浓度遇明火易燃易爆炸等问题, 本发明研究一种可以在常温下遇氢气变色的材料,所设计的材料可以在常温 下遇氢气由黄绿色变为深蓝色,能够清晰明显的看出氢气泄露的位置,把危 险降至最低。本发明所涉及的一种三氧化钨变色材料的制备方法,包括下述 步骤:
步骤1-1:将称好的Na2WO4·2H2O溶于盛有蒸馏水的烧杯中,将浓度为 3mol/L的盐酸溶液滴加至烧杯中,边滴加边搅拌,采用磁力搅拌,静置,抽 滤洗涤,放入烘干箱中烘干。
步骤1-2:向烘干好的沉淀中滴加2mol/L的盐酸溶液,在50℃水浴条件 下持续搅拌24h,然后向悬浮液中加入氯铂酸,在80℃水浴条件下搅拌4-6个 小时。
步骤1-3:将悬浮液转移至水热釜中,放入150℃的烘箱中进行水热反应 10-12个小时,反应结束后冷却至室温,抽滤、洗涤、烘干得三氧化钨粉体材 料。
实验中加入的氯铂酸用量:铂元素与钨元素的摩尔比为1:40。
本发明的优点如下:
本发明制备出的氢气敏感的变色材料,在常温下遇氢气即可变色,在实 验室氢气瓶,工厂中有氢气的环境中不需要仪器或彩色图表的情况下,可以 了解氢气的泄露情况,反应响应时间短,灵敏度高,使用方便,易于操作, 达到准确及时检测氢气泄露的目的。
制备方法简单,由于三氧化钨分子具有单斜的晶体结构,而且内部具有 空隙,通过掺杂贵金属可以提高其变色性能。
无需高端专业的设备,对温度,压力的要求要求不高,快速节能,成本 相对低廉。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述:
步骤1-1:首先准确称取5.0g的Na2WO4·2H2O,放于烧杯中,再加入30ml 蒸馏水,用玻璃棒搅拌并待其溶解后,使用浓盐酸配制的3mol/L的盐酸溶液 60ml,新配置好的盐酸溶液用胶头滴管滴加至烧杯中,边滴加边搅拌,滴加 完毕后继续磁力搅拌1h,搅拌结束后静置48h,待其沉淀完全后进行抽滤,使 用蒸馏水将所得沉淀洗涤5次后,将其置于真空干燥箱烘干。
步骤1-2:将浓盐酸配置为60ml的2mol/L的盐酸溶液,向烘干的沉淀中 滴加刚刚配置好的盐酸溶液,在50℃的条件下持续搅拌24h,然后向悬浮液 中加入氯铂酸,控制氯铂酸中铂元素与钨元素的摩尔比为1:40。在80℃水浴 条件下搅拌4个小时。
步骤1-3:将悬浮液转移至水热釜中,放入150℃的烘箱中进行水热反应 10个小时,反应结束后冷却至室温,抽滤、洗涤、烘干得三氧化钨粉体材料。
Claims (2)
1.一种三氧化钨变色材料的制备方法,其特征在于:以水热法制备掺杂铂的三氧化钨材料,包括下述步骤:将Na2WO4·2H2O溶于蒸馏水中,将浓度为3mol/L的盐酸溶液滴加至该溶液中,边滴加边搅拌,采用磁力搅拌,静置,抽滤洗涤,放入烘干箱中烘干,向烘干好的沉淀中滴加2mol/L的盐酸溶液,在50℃水浴条件下持续搅拌24h,然后向悬浮液中加入氯铂酸,在80℃水浴条件下搅拌4-6个小时,将该悬浮液转移至水热釜中,放入150℃的烘箱中进行水热反应10-12个小时,反应结束后冷却至室温,抽滤、洗涤、烘干得三氧化钨粉体材料。
2.根据权利要求1所述的,其特征在于实验中加入的氯铂酸用量:铂元素与钨元素的摩尔比为1:40。
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WO2023020052A1 (zh) | 2021-08-19 | 2023-02-23 | 中国石油化工股份有限公司 | 氢气泄漏检测材料及其制备方法及应用 |
Citations (1)
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US20170203973A1 (en) * | 2014-07-25 | 2017-07-20 | Suzhou Hans Energy Storage Technology Co., Ltd. | Applications of a tungsten-containing material |
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US20170203973A1 (en) * | 2014-07-25 | 2017-07-20 | Suzhou Hans Energy Storage Technology Co., Ltd. | Applications of a tungsten-containing material |
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Title |
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刘畅: "WO3氢致变色材料的制备", 《化学与粘合》 * |
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WO2023020052A1 (zh) | 2021-08-19 | 2023-02-23 | 中国石油化工股份有限公司 | 氢气泄漏检测材料及其制备方法及应用 |
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