CN114229898A - 一种用模板制备多面体三氧化钨方法 - Google Patents

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王凯
刘利鑫
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Abstract

一种用模板制备多面体三氧化钨方法，涉及一种制备多面体三氧化钨方法，该方法以水合肼、乙酰丙酮铁、油酸、二水合钨酸钠为主要原料，放入反应釜130℃,24 h后，将四氧化三铁粗品用乙醇反复清洗，处理后的固体置于玛瑙研钵中研磨，得到产物四氧化三铁.然后将Fe3O4加入到用酸溶液预调节pH在4‑5之间的钨酸钠溶液中，放入反应釜160℃,6 h后取出溶液，将得到的WO3/Fe2O3复合材料用去离子水反复清洗，干燥。之后将得到的复合材料模板用2 mol/L的盐酸泡3天，从而得到产物三氧化钨.制备的三氧化钨具有纳米尺寸、产率高、产品稳定、生产工艺简单、粒径小、分散性好，具有表面效应并且不会对环境造成污染等特点。特别是其具有半导体效应使它作为气敏材料、光水解制氢、光催化、电致变色方面得到了广泛的应用。

Description

一种用模板制备多面体三氧化钨方法
技术领域
本发明涉及一种制备三氧化钨方法，特别是涉及一种用模板制备多面体三氧化钨方法。
背景技术
三氧化钨是一种宽禁带的氧化物，同时也属于n型半导体，具有优异的物理、化学性能，其作为催化剂、传感器、电致变色器件、陶瓷、太阳能电池和颜料等被广泛应用于工业领域。
目前，合成三氧化钨最传统的方法为溶胶－凝胶法。溶胶-凝胶法其一般流程是将选用W(OEt)6或者是WOCl4作为钨源，然后将他们溶于醇类溶剂并搅拌成均匀的溶液，通过溶剂和溶质发生水解、缩合反应形成稳定的溶胶，经过陈化，进一步聚合形成网状的空间结构。最后的得到的产物一般需要通过在400 ℃下，通过加热的方式去除其中的结晶水。虽然利用溶胶-凝胶法制备三氧化钨是可行的，但反应的前驱体一般价格昂贵并且易挥发容易发生爆炸的危险，并且去除结晶水所需温度较高，一般在 400 ℃左右的高温条件下，由于较高的温度容易破坏溶胶结构。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用模板制备多面体三氧化钨方法，该方法通过高温高压提高了原料的反应活性，采取不同温度、介质和反应时间制备不同形貌的纳米材料，高压反应釜的应用保证了体系的密闭性。另外通过一步制得的粉体较纯，微粒间团聚的可能性也大幅度降低，能源消耗也相对减小。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种用模板制备多面体三氧化钨方法，所述方法包括以下制备过程：
（1）分别量取10 ml的水合肼的溶液、20 mL甲苯溶液、1 mL油酸；
（2）称取0.247 g乙酰丙酮铁加入到20 mL甲苯溶液中，并用磁力搅拌器不断搅拌使其完全溶解；
（3）将上述溶液依次加入到50 mL的反应釜中，烘箱温度调节为130 ℃，反应时间为24 h；
（4）24 h后将反应釜取出烘箱冷却至室温，打开反应釜将溶液转入烧杯加入乙醇超声，在磁铁的作用下，反复用乙醇洗至溶液部分澄清，室温干燥；12 h后用玛瑙研钵研磨得到四氧化三铁固体；
（5）分别称取0.989 g二水合钨酸钠和0.695 g上述制备的四氧化三铁；
（6）将称量好的钨酸钠加入30 mL去离子水不断搅拌使其完全溶解，并用酸溶液调节pH在4-5之间；
（7）把预先称量好的四氧化三铁加入到钨酸钠溶液中，混合后置于50 mL聚四氟乙烯内衬中，将内衬装入反应釜并将其放入烘箱，烘箱温度调节为160 ℃，反应时间为6 h；
（8）6 h后将反应釜取出烘箱冷却至室温，打开反应釜将固体部分用去离子水洗涤三次，室温干燥；12 h后用玛瑙研钵研磨得到WO3/Fe2O3复合材料；
（9）将得到的复合材料用酸溶液浸泡3天。
所述的一种用模板制备多面体三氧化钨方法，所述步骤（1）所用水合肼含量为80％。
所述的一种用模板制备多面体三氧化钨方法，所述步骤（3）甲苯和油酸形成两相体系，整个过程不搅拌。
所述的一种用模板制备多面体三氧化钨方法，所述步骤（4）所用清洗液为乙醇。
所述的一种用模板制备多面体三氧化钨方法，所述步骤（6）所用酸溶液HCl为1mol/L。
所述的一种用模板制备多面体三氧化钨方法，所述步骤（9）所用酸溶液HCl为2mol/L。
本发明的优点与效果是：
1.本发明通过高温高压提高了原料的反应活性，采取不同温度、介质和反应时间可制备不同形貌的纳米材料，高压反应釜的应用保证了体系的密闭性。另外通过一步制得的粉体较纯，微粒间团聚的可能性也大幅度降低，能源消耗也相对减小。其来源广泛、需要设备简单、成本低，制备的纳米粉体分散性好、纯度高、晶型规则和无团聚等特点而被人们广泛采用。
2.本发明生产工艺简单，可以缩短反应时间，产物具有纳米晶型，无需二次晶化，可以减少团聚现象，因此所得产品的较为规则。
3.本发明制备的三氧化钨经过实验测试，可以满足以下耐性测试指标：耐水性，颜料与水接触、震荡，抽滤，滤液中所含钨浓度低于仪器检出下限。耐碱性，四氧化三铁与氢氧化钠溶液接触、震荡，抽滤，滤液中所含钨浓度低于仪器检出下限。耐光照性，在紫外灯照射120 h三氧化钨性质不改变。耐热性，三氧化钨在200 ℃，保温120 h性质不改变。
附图说明
图1 是本发明实施例1制备的三氧化钨的产品图；
图2 是本发明实施例1制备的三氧化钨的XRD图谱；
图3 是本发明实施例1制备的三氧化钨的SEM图。
具体实施方式
下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
将含有10mL 80%水合肼的溶液置于50mL反应釜中，依次加入含有0.035mol/L的乙酰丙酮铁的甲苯溶液20mL和1mL油酸形成的两相反应体系，整个过程不搅拌，反应釜放入130℃烘箱，24h后取出自然冷却至室温。倾倒出的混合液加入乙醇超声，在磁铁的作用下，反复用乙醇洗至溶液部分澄清，室温干燥。称取3mmol二水合钨酸钠于30mL去离子水中，不断搅拌至完全溶解，用1mol/L的HCl调节pH在4-5之间，加入制得的四氧化三铁，混合后置于50mL反应釜中160℃反应6h，冷却后开釜固体部分用去离子水洗涤，干燥。将所得固体2mol/L 氯化氢溶液浸泡3天。
实施例2
将含有10 mL 80 %水合肼的溶液置于50 mL反应釜中，依次加入含有0.035 mol/L的乙酰丙酮铁的甲苯溶液20 mL和1 mL油酸形成的两相反应体系，整个过程不搅拌，反应釜放入130 ℃烘箱，12 h后取出自然冷却至室温。倾倒出的混合液加入乙醇超声，在磁铁的作用下，反复用乙醇洗至溶液部分澄清，室温干燥。称取3 mmol二水合钨酸钠于30 mL去离子水中，不断搅拌至完全溶解，用1 mol/L的HCl调节pH在4-5之间，加入制得的四氧化三铁，混合后置于50 mL反应釜中160 ℃反应12 h，冷却后开釜固体部分用去离子水洗涤，干燥。将所得固体2 mol/L 氯化氢溶液浸泡6天。
实施例3
将含有20 mL 80 %水合肼的溶液置于100 mL反应釜中，依次加入含有0.07 mol/L的乙酰丙酮铁的甲苯溶液40 mL和2 mL油酸形成的两相反应体系，整个过程不搅拌，反应釜放入130 ℃烘箱，24 h后取出自然冷却至室温。倾倒出的混合液加入乙醇超声，在磁铁的作用下，反复用乙醇洗至溶液部分澄清，室温干燥。称取6 mmol二水合钨酸钠于60 mL去离子水中，不断搅拌至完全溶解，用1 mol/L的H2SO4调节pH在4-5之间，加入制得的四氧化三铁，混合后置于100 mL反应釜中160 ℃反应10 h，冷却后开釜固体部分用去离子水洗涤，干燥。将所得固体2 mol/L 氯化氢溶液浸泡3天。

Claims (6)

1.一种用模板制备多面体三氧化钨方法，其特征在于，所述方法包括以下制备过程：
（1）分别量取10 ml的水合肼的溶液、20 mL甲苯溶液、1 mL油酸；
（2）称取0.247 g乙酰丙酮铁加入到20 mL甲苯溶液中，并用磁力搅拌器不断搅拌使其完全溶解；
（3）将上述溶液依次加入到50 mL的反应釜中，烘箱温度调节为130 ℃，反应时间为24h；
（4）24 h后将反应釜取出烘箱冷却至室温，打开反应釜将溶液转入烧杯加入乙醇超声，在磁铁的作用下，反复用乙醇洗至溶液部分澄清，室温干燥；12 h后用玛瑙研钵研磨得到四氧化三铁固体；
（5）分别称取0.989 g二水合钨酸钠和0.695 g上述制备的四氧化三铁；
（6）将称量好的钨酸钠加入30 mL去离子水不断搅拌使其完全溶解，并用酸溶液调节pH在4-5之间；
（7）把预先称量好的四氧化三铁加入到钨酸钠溶液中，混合后置于50 mL聚四氟乙烯内衬中，将内衬装入反应釜并将其放入烘箱，烘箱温度调节为160 ℃，反应时间为6 h；
（8）6 h后将反应釜取出烘箱冷却至室温，打开反应釜将固体部分用去离子水洗涤三次，室温干燥；12 h后用玛瑙研钵研磨得到WO3/Fe2O3复合材料；
（9）将得到的复合材料用酸溶液浸泡3天。
2.根据权利要求1所述的一种用模板制备多面体三氧化钨方法，其特征在于，所述步骤（1）所用水合肼含量为80 ％。
3.根据权利要求1所述的一种用模板制备多面体三氧化钨方法，其特征在于，所述步骤（3）甲苯和油酸形成两相体系，整个过程不搅拌。
4.根据权利要求1所述的一种用模板制备多面体三氧化钨方法，其特征在于，所述步骤（4）所用清洗液为乙醇。
5.根据权利要求1所述的一种用模板制备多面体三氧化钨方法，其特征在于，所述步骤（6）所用酸溶液HCl为1 mol/L。
6.根据权利要求1所述的一种用模板制备多面体三氧化钨方法，其特征在于，所述步骤（9）所用酸溶液HCl为2 mol/L。
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