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1、(10)申请公布号 CN 102267725 A (43)申请公布日 2011.12.07 CN 102267725 A *CN102267725A* (21)申请号 201110192047.9 (22)申请日 2011.07.11 C01G 41/02(2006.01) B82Y 40/00(2011.01) (71)申请人 江西理工大学 地址 341000 江西省赣州市章贡区红旗大道 86 号 (72)发明人 尹艳红 吴子平 胡英燕 羊建高 (54) 发明名称 一种以模板法制备超细氧化钨的方法 (57) 摘要 一种以模板法制备超细氧化钨的方法， 步 骤如下 ： 将 1-50mg 直径为 。
2、2-30nm， 层数为 1-30 层的碳纳米管加到 50-30mL 无水乙醇中， 超声 分散 24h， 得溶液 A ； 将 250mg 钨酸钠晶体溶于 50-100mL 体积比为 2:3 的乙醇和蒸馏水混合液 中， 再滴加浓度为36.5%的盐酸0.1-20mL， 得沉淀 B ； 将 A 和 B 混合， 分散 5-48h， 过滤干燥得到碳纳 米管/氧化钨前驱体C， 将其置于卧式石英反应器 中， 向其中充氧气， 反应温度 400-1100， 保温时 间 10-24h， 冷却， 即得粒径为 10-500nm 的氧化钨 颗粒。本发明的原料易得， 成本低廉， 对环境无污 染。 制备工艺简单， 制得的氧化。
3、钨颗粒小， 纯度高， 分布均匀。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 CN 102267732 A1/1 页 2 1. 一种以模板法制备超细氧化钨的方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： 步骤一， 将 1-50 mg 碳纳米管加到 50-300 mL 无水乙醇中， 超声波分散 24 小时， 得到分 散均匀的溶液 ； 步骤二， 将 250 mg 钨酸钠晶体完全溶解于 50-100 mL 乙醇和蒸馏水 （体积比为 2:3） 的 混合液中， 再向其中滴加浓度为 36.5% 的盐酸 0.1-20 mL， 溶液 pH 值。
4、为 1-5 ； 静置 30-80 小 时， 得到白色絮状钨酸沉淀 ； 步骤三， 将步骤二的沉淀加入到步骤一的溶液中， 超声波分散 5-48 小时， 再进行真空 抽滤、 洗涤， 干燥， 得到碳纳米管 / 氧化钨前驱体 ； 步骤四， 将步骤三得到的粉体放到刚玉反应舟中， 连同刚玉反应舟一起置于管式电阻 炉中的卧式石英反应管中， 对刚玉反应舟加热， 保温， 卧式石英反应管中通入氧气， 冷却至 常温， 取出， 即得平均粒径为 10-500 nm 的氧化钨颗粒。 2. 根据权利要求 1 所述的以模板法制备超细氧化钨的方法， 其特征是， 步骤一中， 碳纳 米管的直径为 2-30 nm， 层数为 1-30 。
5、层。 3. 根据权利要求 1 所述的以模板法制备超细氧化钨的方法， 其特征是， 步骤二中， 无水 乙醇和去离子水的混合液 （体积比为 2:3） 可换为蒸馏水或浓度为 5mol/L 的盐酸溶液。 4. 根据权利要求 1 所述的以模板法制备超细氧化钨的方法， 其特征是， 步骤三中， 干燥 温度设为 25-150 ； 保温时间为 1-20 小时。 5. 根据权利要求 1 所述的以模板法制备超细氧化钨的方法， 其特征是， 步骤四中， 加热 温度为 400 -1100 ， 反应时间 3-24 小时。 权 利 要 求 书 CN 102267725 A CN 102267732 A1/4 页 3 一种以模板。
6、法制备超细氧化钨的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种纳米材料技术领域的制备方法， 具体是一种以模板法制备超细氧 化钨的方法。 背景技术 0002 近年来， 随着能源危机和环境污染问题的日益加剧以及人类对绿色氢能源的向 往， 人们逐渐认识到半导体氧化物作为光催化剂， 具有高效节能、 清洁无毒、 无二次污染和 工艺简单等优点， 同时具有超强的光催化降解氧化能力， 使其在污水处理及生活用水的深 度处理等方面有着广阔的应用前景。 0003 纳米氧化钨因具有较宽的光吸收带、 光稳定性和价格便宜、 容易制备等特点， 使其 纳米材料具有较强的光催化能力， 是一种非常高效的光催化剂。 0004 目前制备。
7、氧化钨粉体的方法比较多， 常用的制备方法有气相法、 液相法和固相法 等。 采用液相法制备氧化钨比较普遍， 但是在液相法制备过程中， 由于三氧化钨溶胶的稳定 性差、 粘度小， 一般都会采用加入表面活性剂来改善其稳定性和粘度， 但是最后所制得的氧 化钨粉体中都含有较多的表面活性剂与吸附物， 从而导致其光催化性能下降。 发明内容 0005 本发明的目的在于克服现有技术的不足， 提供一种以模板法制备超细氧化钨的方 法。本发明所用的原料简单易得， 成本低廉， 对环境无污染。制备工艺简洁， 得到的氧化钨 颗粒小， 纯度高， 分布均匀， 具有广泛的应用前景。 0006 本发明是通过以下技术方案实现的， 本发。
8、明涉及一种以模板法制备超细氧化钨的 方法， 包括以下步骤 ： 步骤一， 将 1-50 mg 直径为 2-30 nm， 层数为 1-30 层的碳纳米管， 加到 50-300 mL 无水乙醇中， 利用超声波分散 24 小时， 得到分散均匀的溶液。 0007 步骤二， 将 250 mg 钨酸钠晶体完全溶解于 100 mL 乙醇和蒸馏水 （体积比例为 2 ： 3） 的混合液中， 再向其中滴加浓度为 36.5% 的盐酸 0.1-20 mL， 直至溶液 pH 值为 1-5， 静置 30-80 小时， 得到白色絮状钨酸沉淀。 0008 步骤三， 将步骤二的沉淀加到步骤一的溶液中， 超声波分散 5-48 小时。
9、后进行真 空抽滤， 洗涤， 得到碳纳米管 / 钨酸沉淀， 将其置于干净的表面皿内， 放入真空干燥箱， 干燥 温度设为 25-150 ， 保温 1-20 小时， 得到碳纳米管 / 氧化钨前驱体。 0009 步骤四， 将步骤三得到的碳纳米管 / 氧化钨前驱体放入刚玉反应舟中， 再将刚玉 反应舟置于管式电阻炉中的卧式石英反应管中。打开电炉及温控仪， 按照预先设计的升温 方案， 开始对刚玉反应舟加热， 升温到 400-1100 ， 保温时间 3-24 小时， 卧式石英反应管 中通入氧气， 冷却至常温， 取出， 即得平均粒径为 10-500nm 的氧化钨颗粒。 0010 本发明采用碳纳米管作为模板， 以。
10、无水乙醇作为分散剂和溶剂， 将钨酸沉积在碳 纳米管上， 在高温区除去碳纳米管模板的同时， 生成平均粒径为 10-500nm 的氧化钨颗粒。 说 明 书 CN 102267725 A CN 102267732 A2/4 页 4 0011 本发明具有如下有益效果 ： 本发明工艺简洁， 很容易除去模板， 得到超细氧化钨颗 粒， 并可根据需要， 对相关条件进行控制， 得到平均粒径为 10-500 nm 氧化钨颗粒。 0012 具体实施方式 本实施例是在发明技术方案为前提下进行实施， 给出了详细的实施方式和过程， 但本 发明的保护范围不限于下述的实施例。 0013 实施例 1 将 10 mg 直径为 2。
11、-5 nm， 层数为 1 层的碳纳米管加到 200 mL 无水乙醇中， 超声分散 24 小时， 得到分散均匀的溶液 A。另取 250 mg 钨酸钠晶体完全溶于 100 mL 乙醇 / 蒸馏水 （体 积比 2 ： 3） 的混合液中， 向其中加入浓度为 36.5% 的盐酸 3 mL， 直至溶液 pH 值为 1.5， 静置 60 小时， 得到白色絮状钨酸沉淀 B。将沉淀 B 加入到溶液 A 中， 超声波分散 5 小时， 再进行 真空抽滤， 洗涤， 得到碳纳米管/钨酸沉淀C。 将沉淀C置于干净的表面皿内， 放入真空干燥 箱， 干燥温度设为100 ， 保温8小时， 得到碳纳米管/氧化钨前驱体， 随后将其。
12、放入刚玉反 应舟中， 再将刚玉反应舟置于管式电阻炉中卧式石英反应管中， 打开电炉及温控仪， 按照预 先设计的升温方案， 开始对刚玉反应舟加热。卧式石英反应管中通入氧气， 升温到 600 ， 保温时间 6 小时。反应结束后， 冷却至常温， 即得到平均粒径为 10-150 nm 的氧化钨颗粒。 实施例 2 将 15 mg 直径为 5-10nm， 层数为 2-5 层的碳纳米管加到 200 mL 无水乙醇中， 超声分散 24 小时， 得到分散均匀的溶液 A。另取 250 mg 钨酸钠晶体完全溶于 100 mL 蒸馏水中， 向其 中滴加浓度为 36.5% 的盐酸 3mL， 直至溶液 pH 值为 1.5，。
13、 静置 60 小时， 得到白色絮状钨酸沉 淀 B。将沉淀 B 加到溶液 A 中， 超声波分散 5 小时。然后进行真空抽滤， 洗涤， 得到碳纳米 管 / 钨酸沉淀 C。将沉淀 C 置于干净的表面皿内， 放入真空干燥箱， 干燥温度设为 100 ， 保温 8 小时， 得到碳纳米管 / 氧化钨前驱体， 随后将其放入刚玉反应舟中， 再将刚玉反应舟 置于管式电阻炉中卧式石英反应管中， 打开电炉及温控仪， 按照预先设计的升温方案， 开始 对刚玉反应舟加热 。卧式石英反应管中通入氧气， 升温到 700 ， 保温时间 6 小时。反应 结束后， 冷却至常温， 即得到平均粒径为 20-180 nm 的氧化钨颗粒。 。
14、实施例 3 将 20 mg 直径为 5-10 nm， 层数为 2-5 层的碳纳米管， 加到无水乙醇 200 mL 中， 超声分 散 24 小时， 得到分散均匀的溶液 A。另取 250 mg 钨酸钠晶体完全溶于 100 mL 乙醇 / 蒸馏 水 （体积比 2 ： 3） 的混合液中， 向其中滴加浓度为 36.5% 的盐酸 3mL， 直至溶液 pH 值为 1.5， 静置 60 小时， 得到白色絮状钨酸沉淀 B。将沉淀 B 加到溶液 A 中， 超声波分散 5 小时。然后 进行真空抽滤， 洗涤， 得到碳纳米管/钨酸沉淀C。 将沉淀C置于干净的表面皿内， 放入真空 干燥箱， 干燥温度设为 150 ， 保温。
15、 8 小时， 得到碳纳米管 / 氧化钨前驱体， 随后将其放入 刚玉反应舟中， 再将刚玉反应舟置于管式电阻炉中卧式石英反应管中， 打开电炉及温控仪， 按照预先设计的升温方案， 开始对刚玉反应舟加热 。卧式石英反应管中通入氧气， 升温到 800 ， 保温时间 6 小时。反应结束后， 冷却至常温， 即得到平均粒径为 30-200 nm 的氧化 钨颗粒。 实施例 4 将20 mg直径为10-30 nm， 层数为8-30层的碳纳米管， 加到200 mL无水乙醇中， 超声分 散 24 小时， 得到分散均匀的溶液 A。另取 250 mg 钨酸钠晶体完全溶于 100 mL 乙醇 / 蒸馏 说 明 书 CN 1。
16、02267725 A CN 102267732 A3/4 页 5 水 （体积比 2 ： 3） 的混合液中， 向其中滴加浓度为 36.5% 的盐酸 3mL， 直至溶液 pH 值为 1.5， 静置 60 小时， 得到白色絮状钨酸沉淀 B。将沉淀 B 加入到溶液 A 中， 超声波分散 5 小时。然 后进行真空抽滤， 洗涤， 得到碳纳米管/钨酸沉淀C。 将沉淀C置于干净的表面皿内， 放入真 空干燥箱， 干燥温度设为100 ， 保温8小时， 得到碳纳米管/氧化钨前驱体， 随后将其放入 刚玉反应舟中， 再将刚玉反应舟置于管式电阻炉中卧式石英反应管中， 打开电炉及温控仪， 按照预先设计的升温方案， 开始对刚。
17、玉反应舟加热。卧式石英反应管中通入氧气， 升温到 850 ， 保温时间 10 小时。反应结束后， 冷却至常温， 即得到平均粒径为 40-300 nm 的氧化 钨颗粒。 实施例 5 将 25 mg 直径为 10-30 nm， 层数为 8-30 层的碳纳米管， 加到 200 mL 无水乙醇， 超声分 散 24 小时， 得到分散均匀的溶液 A。另取 250 mg 钨酸钠晶体完全溶于 100 mL 乙醇 / 蒸馏 水 （体积比 2 ： 3） 的混合液中， 向其中滴加浓度为 36.5% 的盐酸 3mL， 直至溶液 pH 值为 1.5， 静置 60 小时， 得到白色絮状钨酸沉淀 B。将沉淀 B 加入到溶液。
18、 A 中， 超声波分散 5 小时。然 后进行真空抽滤， 洗涤， 得到碳纳米管/钨酸沉淀C。 将沉淀C置于干净的表面皿内， 放入真 空干燥箱， 干燥温度设为100 ， 保温8小时， 得到碳纳米管/氧化钨前驱体， 随后将其放入 刚玉反应舟中， 再将刚玉反应舟置于管式电阻炉中卧式石英反应管中， 打开电炉及温控仪， 按照预先设计的升温方案， 开始对刚玉反应舟加热。卧式石英反应管中通入氧气， 升温到 900 ， 保温时间 10 小时。反应结束后， 冷却至常温， 即得到平均粒径为 50-360 nm 的氧化 钨颗粒。 实施例 6 将35 mg直径为10-30 nm， 层数为8-30层的碳纳米管， 加到20。
19、0 mL无水乙醇中， 超声分 散 24 小时， 得到分散均匀的溶液 A。另取 250 mg 钨酸钠晶体完全溶于 100 mL 乙醇 / 蒸馏 水 （体积比2 : 3） 的混合液中， 向其中滴加浓度为36.5%的盐酸3mL， 直至溶液pH值为1.5， 静置 60 小时， 得到白色絮状钨酸沉淀 B。将沉淀 B 加入到溶液 A 中， 超声波分散 5 小时。然 后进行真空抽滤， 洗涤， 得到碳纳米管/钨酸沉淀C。 将沉淀C置于干净的表面皿内， 放入真 空干燥箱， 干燥温度设为100 ， 保温8小时， 得到碳纳米管/氧化钨前驱体， 随后将其放入 刚玉反应舟中， 再将刚玉反应舟置于管式电阻炉中卧式石英反应。
20、管中， 打开电炉及温控仪， 按照预先设计的升温方案， 开始对刚玉反应舟加热 。卧式石英反应管中通入氧气， 升温到 1000 ， 保温时间 10 小时。反应结束后， 冷却至常温， 即得到平均粒径为 60-400 nm 的氧 化钨颗粒。 实施例 7 将 40mg 直径为 10-30 nm， 层数为 8-30 层的碳纳米管加到 200 mL 无水乙醇中， 超声分 散 24 小时， 得到分散均匀的溶液 A。另取 250 mg 钨酸钠晶体完全溶于 100 mL 乙醇 / 蒸馏 水 （体积比2 : 3） 的混合液中， 向其中滴加浓度为36.5%的盐酸3mL， 直至溶液pH值为1.5， 静置 60 小时， 。
21、得到白色絮状钨酸沉淀 B。将沉淀 B 加入到溶液 A 中， 超声波分散 5 小时。然 后进行真空抽滤， 洗涤， 得到碳纳米管/钨酸沉淀C。 将沉淀C置于干净的表面皿内， 放入真 空干燥箱， 干燥温度设为100 ， 保温8小时， 得到碳纳米管/氧化钨前驱体， 随后将其放入 刚玉反应舟中， 再将刚玉反应舟置于管式电阻炉中卧式石英反应管中， 打开电炉及温控仪， 按照预先设计的升温方案， 开始对刚玉反应舟加热。卧式石英反应管中通入氧气， 升温到 说 明 书 CN 102267725 A CN 102267732 A4/4 页 6 1100 ， 保温时间 10 小时。反应结束后， 冷却至常温， 即得到平均粒径为 80-500 nm 的氧 化钨颗粒。 说 明 书 CN 102267725 A 。