[发明专利]一种连续生产多形貌纳米三氧化钨材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料的制造技术领域，涉及一种纳米氧化钨材料的生产工艺，具体地讲，涉及一种连续生产多形貌纳米三氧化钨材料的制备方法。

背景技术

三氧化钨（WO₃）是一种重要的n型半导体氧化物，有多种晶体结构，由于具有独特物理和化学性质而被广泛的研究，而且已经在电致变色、光致变色、传感和催化领域得到一定的应用。为了进一步利用WO₃的优异性能、拓宽其应用领域，最佳的技术途径便是减小其晶粒尺寸。传统WO₃纳米粉体的制备是将粉末状仲钨酸铵（APT·xH₂O）放置在固定式炉或回转炉上进行煅烧发生固相反应制得超微粉，或者通过再次粉碎制得超微粉。魏少红等将一定量的钨酸铵放入马弗炉内于500℃下高温煅烧3h，自然冷却后得到WO₃微粉，然后再经过研磨工艺得到平均粒径在50-60nm的纯WO₃纳米粉体。黄世震等将(NH₄)₆W₇O₂₄·6H₂O在炉中高温燃烧2-3h，获得10-100nm的WO₃粉体。高友良等在O₂/Ar混合气体条件下，于700℃将仲钨酸铵加热分解制备了WO₃，并分析了WO₃催化剂在电子接受体Fe³⁺溶液体系下的光催化分解水析氧活性。随着混合气体中Ar含量的增加，氧气相对不足，WO₃氧空位增加，其光催化析氧活性也明显提高。I. M. 兹拉格依（I. M. Szilagyi）等先将APT·4H₂O在H₂气氛下于400℃经过6h热处理得到 (NH₄)_0.33-xWO_3-y (HATB) ，然后以HATB为前驱体，通过调节反应温度和改变反应气氛最终得到六方晶WO₃纳米颗粒团聚体。上述以APT·xH₂O为前驱体采用固相分解法制备WO₃超微粉的实验工艺虽简单，但生产周期长、成本高、能耗大，生产的WO₃的纯度和粒度难以控制，同时生成的粉末易团聚，需再次粉碎。此外，以APT·4H₂O为前驱体，通过液相法也可以制备出纳米结构WO₃。黎先财等以仲钨酸铵为前驱体，以去离子水为溶剂，通过水热合成法成功制备出比表面积为15.36m²/g的WO₃纳米颗粒。但是采用液相法时，产物中经常会残留有(NH₄) _xWO₃或者(NH₄)^＋，或者产生其他的杂质产物，需要进一步的后处理以净化产物。

大量研究表明，气相法是目前制备纳米结构的最有效的方法之一。通过气相沉积技术可以析出各种形态的固体，析出物的形态有薄膜、晶须和颗粒，而且气相沉积法对反应物的浓度要求不高，产物的纯度较高。但采用常规的气相沉积法，产物的产量非常有限，由于在高真空或高温下收集产物，不能实现连续生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种连续生产多形貌三氧化钨的制备方法，以APT·xH₂O为原材料，采用高温煅烧结合气相沉积技术，以氩气为载气，在低温区域收集粉末，成功实现了多种形貌WO₃纳米颗粒的连续生产。

为达到上述目的，本发明提供了一种连续生产多形貌纳米三氧化钨材料的制备方法，该方法包含如下步骤：

步骤1，取包含进气口与出气口的石英玻璃管，在石英玻璃管靠近出气口端的内壁环绕放置碳布，将该装有碳布的石英玻璃管横放置于管式炉中； 

步骤2，使管式炉加热石英玻璃管至指定温度；

步骤3，将盛有仲钨酸铵的陶瓷坩埚推送至上述玻璃管中，使之处于加热到指定温度的恒温区，吹入氩气；

步骤4，保温40min-60min后，关闭管式炉，停止吹入氩气；

步骤5，取出碳布，收集其上沉积的反应产物，得到多形貌的纳米三氧化钨颗粒，并取出陶瓷坩埚；

步骤6，重复步骤1-5若干次：即重新在玻璃管内壁环绕放置碳布，将盛有仲钨酸铵的坩埚移至恒温区，重新开通氩气，开始下一轮反应，实现连续生产。