[发明专利]制备纳米三氧化钨粉末的方法

说明书

技术领域

本发明属于三氧化钨粉末制备技术领域，特别是提供了一种纳米三氧化钨(WO₃)粉的制备方法，实现了纳米三氧化钨的优质高效生产。

背景技术

纳米WO₃粉末是一种重要的工业原料，可用来制备纳米钨粉和纳米碳化钨粉末，另外纳米WO₃对电磁波有很强的吸收能力，在太阳能的利用上可作为优良的吸收材料，在军事上可作重要的隐形材料，纳米WO₃具有巨大的比表面积，表面效应显著，使一种很好的催化剂；作为过渡金属的化合物，纳米WO₃还具有半导体特性，是一种很有潜力的敏感材料，对H₂S、NH₃等多种气体具有敏感性。

目前常见的制备WO₃的方法有固相法、液相法和气相法如下几种：

1)固相反应法

是一种传统的粉末化工艺，主要包括仲钨酸按(APT)、钨酸(H₂WO₄)、钨酸氨((NH₄)₆W₇O₂₄·6H₂O)煅烧三种，固相法简单，是生产常规WO₃粉的工业方法，但其在分解过程中易产生有毒气体，造成环境污染，且生产的纳米WO₃粉体粒度分布较广且易团聚，需要二次粉碎，成本较高。

2)液相法包括溶胶-凝胶法、化学沉淀法、微乳液法和水热合成法几种。

2.1溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法是将无机盐或金属醇盐水解，然后使溶质聚会凝胶化，或者在金属无机盐的水溶液中加入一定量的有机酸作配体，以无机酸碱调节体系的PH值，缓慢蒸发得到凝胶，再将凝胶干燥、陪烧，得到纳米粉体的方法。主要利用(NH₄)₁₀W₁₂O₄₁·5H₂O为前驱体，加入一定比例的醇和酯类，经过一定时间后形成凝胶，再干燥煅烧制得纳米三氧化钨粉。

该法能够制得颗粒较小的纳米三氧化物粉，但控制溶胶-凝胶的转变较困难，产物烘干后易得到硬团聚现象，生产周期长，不适合大规模生产。

2.2化学沉淀法

化学沉淀法是在金属盐溶液中加入适当的沉淀剂来得到陶瓷前驱体沉淀物，再将沉淀物脱水、煅烧形成纳米陶瓷粉体。沉淀法制WO₃粉体就是利用此原理。以Na₂WO₄、(NH₄)₁₀W₁₂O₄₁·5H₂O为原料，加入适当的酸制得钨酸，再将钨酸煅烧得到WO₃粉体。化学沉淀法能够得到纳米三氧化钨粉体，但是Na₂WO₄为原料容易引入杂质Na，且不易脱出；(NH₄)₁₀W₁₂O₄₁·5H₂O的水溶解度小，反应效率低，易造成资源浪费。

在此基础上出现的湿化学方法是用钨酸与氨水反应得到(NH₄)₁₀W₁₂O₄₁·5H₂O来代替Na₂WO₄，再用稀盐酸来调节PH值，经过老化沉淀得到钨酸，煅烧分解得到纳米WO₃粉体。该方法的缺点是产率低，反应周期长，效率低。

在此基础上开发出来的共沉淀法是制备含有两种以上金属元素的复合氧化物超微粉的方法。在WCl₆和TiCl₄的水溶液中加入氨水和适当的表面活性剂，使之形成W(OH)₆和Ti(OH)₄，离心沉淀，再将此沉淀物煅烧，得到纳米三氧化钨粉体。该方法的缺点是不能得到单一的三氧化钨粉体。

2.3微乳液法