[发明专利]一种三氧化钨纳米管的制备方法

说明书

一种三氧化钨纳米管的制备方法，其包括如下工艺步骤：1)将六羰基钨铺装在陶瓷坩埚底部，后将多孔阳极氧化铝模板开口向下置于六羰基钨上方，密封坩埚后置于管式炉中加热，低温升华，形成六羰基钨沉积。继续升温热解，形成金属钨沉积；2)继续升温使步骤1)金属钨沉积氧化；3)用稀酸溶液去除多孔氧化铝模板，后进行抽滤处理，烘干，得成品。本发明方法步骤简单，无环境污染，无需复杂的设备，所制备得的三氧化钨纳米管粉体材料的尺寸可控性强，结晶性好，纳米管管壁、形貌均匀，从而大大提高该三氧化钨纳米管粉体材料成品的综合性能。本发明具有广泛的适用性，有利于大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及无机纳米材料领域，特别涉及一种无机纳米管的制备方法。

背景技术

三氧化钨(WO₃)是一种重要的n型半导体功能材料，且化学性质稳定，具有光致变色、电致变色、光催化、对气体高敏感性等功能。在信息显示器件、调光器件、气体传感器、光电传感器、有机反应的催化剂和电池阴极材料等领域有着巨大的应用前景。为进一步利用三氧化钨的优良性能、拓宽其应用领域，最佳的技术途径是减小其晶粒尺寸，因此一维三氧化钨材料的制备受到人们的重视，尤其是一维管状结构的三氧化钨材料。

Lakshmi等人在多孔阳极氧化铝模板中制备出直径100nm的氧化钨纳米线。Zhu等人采用多孔硅SBA-15作为模板制备出单晶氧化钨纳米线。吴越等人采用热蒸发沉积方法制备了氧化钨的管状结构。康明阳等人利用简单的熔盐法在钨箔表面覆盖硫酸钾，成功制备了单斜晶系结构的氧化钨一维纳米管状结构。程利芳等人用溶胶-凝胶法和AAO模板相结合制备出了高度有序的WO₃纳米管。中国专利“铜负载的氧化钨纳米管及其制备工艺”(申请号：201610340160.X)，其利用氧化钨溶胶，通过水热反应制备氧化钨纳米管。中国专利“一种三氧化钨纳米管的制备方法”(申请号：201410546717.6)，其将氧化铝模板浸泡在钨酸铵溶液中15-20天，然后通过热处理得到氧化钨纳米管。然而在上述这些研究报道中，关于氧化钨纳米管结构的制备方法较少，且工艺比较复杂，制备得的纳米管粉体材料尺寸不可控。因此，寻找一种工艺简单且所得纳米管形貌可控的制备技术对于氧化钨材料的应用是至关重要的。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种三氧化钨纳米管的制备方法，其所得三氧化钨纳米管粉体材料具有广泛的适用性，综合性能优异，可用于电致变色、光催化、气敏材料等领域。

本发明所采取的技术方案是：一种三氧化钨纳米管的制备方法，其包括如下工艺步骤：

1)以六羰基钨作为原料，多孔阳极氧化铝作为模板，将原料铺装在陶瓷坩埚底部，后将多孔阳极氧化铝模板开口向下置于原料上方，密封坩埚后置于管式炉中加热，低温升华，使六羰基钨在多孔阳极氧化铝模板中沉积，继续升温，使沉积在多孔阳极氧化铝模板中的六羰基钨热分解，形成金属钨沉积；

2)继续升温使步骤1)金属钨沉积氧化；

3)用稀酸溶液去除多孔氧化铝模板，后进行抽滤处理，烘干，得成品。

作为上述方案的进一步改进，步骤1)中所述的多孔阳极氧化铝模板的孔径在10～200nm范围内。具体地，本发明对多孔阳极氧化铝模板孔径的限定可使纳米管的形貌可控性更强。

作为上述方案的进一步改进，步骤1)中所述的低温升华的温度为50～150℃，升华时间为30～200min。本发明通过低温升华直接得到沉积物，其对升华温度及保温时长的限定可使六羰基钨沉积更充分。

作为上述方案的进一步改进，步骤1)中所述热分解的温度为170～380℃，热分解时间为30～100min。具体地，本发明热解温度和热解时间的限定可有效提高金属钨在氧化铝模板中的结晶度。