[发明专利]一种各向同性热收缩钨酸盐固溶体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及热收缩材料领域，具体涉及一种用于制备各向同性热收缩钨酸盐固溶体的前驱体、各向同性热收缩钨酸盐固溶体及其制备方法。

背景技术

热收缩化合物是指在一定温度范围内平均热膨胀系数为负值的各向异性或各向同性化合物。其中，各向同性热收缩化合物对于调节材料的热膨胀系数、改善材料的结构性能和抗热震性能具有重要的意义。立方钨酸锆(c-ZrW₂O₈)是近年来发现的一种在很宽的温度范围内具有较大的各向同性负热膨胀系数的热收缩固溶体(Mary，T.A.；Evans，J.S.O.；Vogot，T；Sleight，A.W，Negative thermal expansionfrom 0.3 to 1050K in ZrW₂O₈。Science，272(1996)90-92)。立方钨酸锆在加热时产生的热收缩现象在陶瓷、气敏传感器、氧化催化、燃料电池等领域有很多潜在的应用前景。

为了改进钨酸锆的热收缩性能，现有技术中公开了多种对钨酸锆的改性方法，例如通过在立方钨酸锆中添加其它离子形成固溶体Zr_1-xA_xW₂O_8-δ(A＝Hf，Sn，Ti，Sc，Y，Eu，Er，Yb，Lu，Al，In，Mn等)。Zr_1-xA_xW₂O_8-δ具有可调整的有序-无序相转变温度，其抗压性、热力学稳定性和离子导电性与钨酸锆相比具有明显的改善。现有技术中，已经公开了在钨酸锆中添加Mo离子进行改性的方法(U.Kameswari，A.W.Sleight和J.S.O.Evans，International Journal of InorganicMatetials，2(2000)，p333；L.HUANG，Q.XIAO，H.MA，et al.Phasebehaviors of the ZrMo_2-xW_xO₈(x＝0.2-2.0)system and the preparation ofan Mo-rich cubic Phase[J].Eur J Inorg Chem，2005：p452)。制备钼离子改性的钨酸锆时，通常是制备前驱体，然后在烧结炉中加热分解前驱体制备钼掺杂钨酸锆，如C.Closman公开了在强酸性溶液中回流制备前驱体的方法(C.Closman，A.W.Sleight，J.C.Haygarch，Journal ofSolid State Chemistry，139(1998)p425)，邓学彬公开了用酸蒸汽水热法制备纯钨酸锆前驱体的方法(邓学彬等，无机化学学报，21(2005)p1358)。

以上现有技术中，先要制备钼掺杂的钨酸锆前驱体，然后通过较高温度加热，脱水该纯净/钼掺杂的钨酸锆前驱体才能得到立方的纯净/钼掺杂钨酸锆。由于上述加热分解方法需要的温度高、时间长，生成产物中易升华氧化物组分损失严重，加热效率低，因此只能制备纯净/钼掺杂的钨酸锆化合物/固溶体，使应用受到限制。当要添加更多的改性离子时，钨酸锆化合物/固溶体容易分解，不能得到期望掺杂离子的钨酸锆化合物/固溶体。

发明内容

本发明要解决的问题在于提供一种用于制备各向同性热收缩钨酸盐固溶体的前驱体，本发明还提供了一种利用所述前驱体制备的各向同性热收缩钨酸盐固溶体及其制备方法。与现有技术相比，本发明提供的方法加热速率快、具有高的加热效率，可以制备掺杂易升华氧化物组分的各向同性热收缩钨酸盐固溶体。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种用于制备各向同性热收缩钨酸盐固溶体的前驱体，所述前驱体由通式(I)表示：

Zr(W_1-yMo_y)_2-xV_xO_8-x/2(OH)₂(H₂O)₂(I)，

通式(I)中，0＜x≤0.4，0≤y≤0.7。

优选的，所述通式(I)中：0＜x≤0.36；0≤y≤0.65。

本发明还提供一种各向同性热收缩钨酸盐固溶体，所述钨酸盐固溶体由通式(II)表示：