一种富勒烯结构的纳米WS₂的制备方法、流化床反应器及流化方法、用途的制作方法

专利名称：一种富勒烯结构的纳米WS₂的制备方法、流化床反应器及流化方法、用途的制作方法
技术领域：
本发明属于纳米制备技术领域，具体涉及一种富勒烯结构的纳米WS2的制备方法、流化床反应器及流化方法、用途。
背景技术：
自以色列科学家R.Tenne发明了具有富勒烯结构的纳米二硫化钨以来，过渡金属二硫化物纳米晶体的制备合成及其特性研究成为近年来国内外学者的研究热点。特别是富勒烯结构的纳米二硫化钨具有独特的层状物理结构特性，广泛应用于太阳能电池、固体润滑剂、电子探针、储氢材料、超导材料和抗震材料等。在工程机械摩擦过程中使用固体润滑剂可以降低系统能耗、减少材料磨损和延长零部件的使用寿命，特别是在高温和高真空条件下，固体润滑剂具有液体润滑不可替代的优势。MS2 (M=Mo，W)纳米粉的制备可分为物理法和化学法两种。物理法包括高能球磨法(CN1793304A)、电子束辐射法等，但物理法所制备的纳米MS2纯度不高。化学法是制备MS2的常用方法，可通过其相应的三氧化物在还原气氛中高温硫化来合成。CN1411426A于2003年第一个公开了宏量制备一种富勒烯结构的纳米二硫化钨的制备方法，以三氧化钨为前驱体，采用流化床反应器。其具体装置为将一束石英管放在主石英管(直径40_)内，并将氧化物粉松散的分散在各管中，然后将反应器送入水平炉内，并将粉末放在恒温区(约850°C )，H2/N2+H2S气体流通过每一装有粉末的管子。在单次批料(3小时)中可制得0.4g富勒烯结构的纳米WS2。US2010227782公开了利用氮气将过渡金属氯化物或氧化物为前驱体送入独特的流化床反应器，同时通入H2/N2和H2S气体(5%H2和10%H2S，vol%)，在700-900°C发生还原硫化反应，反应后的产物经反应器内中间的过滤器使气固分离，过滤器上为IF纳米颗粒或IN纳米管。其核心是在700-900°C的高温下，通入相同浓度的H2和H2S,同时还原-硫化WO3，经过2-10小时，使WO3 完全转化为IF-WS2。反应器结构复杂、反应时间长是其存在的主要问题。同时由于采用了过滤器，超细粉体堵塞问题有待于进一步考察。CN102849799A涉及一种富勒烯结构纳米WS2的合成装置、方法及用途。所述装置包括流化床反应器，所述流化床反应器从下到上包括气体分布板、下层密相床以及上层稀相床。将纳米WO3通过进料系统送入流化床反应器中，与来自流化床反应器底部Wh2s/n2+h2气体接触并反应，使WO3粉体处于流化状态；反应后的产物WS2由流化床反应器底部出口流入冷却系统降温后送入产品仓。在该发明中，由于是同时发生还原和硫化反应，使得生成的IF-WS2层会阻碍后续的还原和硫化反应。为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种简单的制备纳米WS2的方法和可连续制备富勒烯结构的纳米WS2的流化床反应装置。

发明内容
本发明的目的在于克服现有的制备纳米WS2方法的缺点，提供一种操作简单，成本低，适用于连续大规模生产富勒烯结构的纳米WS2的方法，同时还提出了一种流化床反应器及流化方法、用途。为达此目的，本发明采用以下技术方案:一种富勒烯结构的纳米WS2的制备方法，所述方法包括如下步骤:( I)向还原炉中通入还原气，将纳米WO3装入还原炉中，然后置于高温加热炉中，使纳米WO3与还原气发生还原反应；(2)待纳米WO3与还原气充分反应后，移入硫化炉中与硫化气发生硫化反应，获得高纯度的纳米WS2。本发明步骤(2)所述的“充分反应”是指纳米WO3充分被还原气还原，反应的温度及时间可由本领域技术人员根据经验或公知常识获知。所述“高纯度”是指最终获得的纳米 WS2 纯度在 95wt% 以上，例如 95wt%，96wt%, 97wt%, 98wt%, 99wt% 等。本发明所述制备富勒烯结构的纳米WS2的方法通过首先对纳米WO3在还原气氛下还原为W，然后将还原得到的W移入硫化炉中与硫化气发生硫化反应，最终得到高纯度的纳米 ws2。本发明的优势在于WO3纳米粉体经还原性气体还原后的纳米W颗粒呈三维立体网状结构，有利于后续的硫化反应，缩短反应时间。而且形成的纳米W颗粒以聚团在流化床反应器内呈散式化流化状态，提高了气固接触效率和反应速率。本发明步骤(I)所述还原反应后的气体经脱除粉尘和水分后返回还原炉继续参与还原反应。步骤(2)所述硫化反应后的气体经脱除粉尘和水分后返回硫化炉继续参与硫化反应。本发明所述的脱 除粉尘和水分可通过气体净化装置进行，本领域技术人员可以从现有技术中获知气体净化装置的具体结构和使用方法。本发明所述的一种富勒烯结构的纳米WS2的制备方法，所述方法具体包括如下步骤:( I)向还原炉中通入还原气，将纳米WO3装入还原炉中，然后置于高温加热炉中，使纳米WO3与还原气发生还原反应；(2)还原反应后的气体经气体净化装置脱除粉尘和水分后返回还原炉继续参与还原反应；(3)待纳米WO3与还原气充分反应后，移入硫化炉中与硫化气发生硫化反应，获得高纯度的纳米WS2 ；(4)硫化反应后的气体经经气体净化装置脱除粉尘和水分后返回硫化炉继续参与硫化反应。本发明所述还原炉和硫化炉均为流化床反应器。本发明所述还原反应温度为500-900°C，例如可选择500.2-889°C，523-865°C，600-817 °C，622-800 °C，674-735 °C，712 °C 等，优选为 600-800 °C。本发明所述硫化反应温度为600-850°C，例如可选择600.3-848.5°C,637-820°C,668-800 0C，695-763 °C，725 °C 等，优选为 700-850 °C。本发明所述还原气为H2和N2的混合气。其中H2的体积浓度为5-100%，例如可选择 5.01-99.8%, 6.56-92%, 11-84.2%, 23-71%，38-60%, 45-52% 等，优选为 20-80%，进一步优选为50%。
本发明所述硫化气为H2S和H2的混合气。其中H2S的体积浓度为5_100%，例如可选择 5.03-98.6%, 7-93%, 13.2-87%, 21-73%, 40-64%, 53% 等，优选为 5_50%，进一步优选 10%。本发明所述的混合气还可以包括一部分N2作为平衡气使用，所述H2S的体积浓度是指H2S占混合气总体积的浓度。本发明步骤(I)所述固体物料在还原炉中的停留时间为30_120min，例如可选择30.2-118.5min, 36-100.4min, 45_86min, 60_80min, 73min 等，优选 60min。本发明步骤(2)所述固体物料在硫化炉的停留时间为30_120min，例如可选择 30.4-116.7min，37-102min，50-87min，58.6-83min，62-78min，73min 等，进一步优选45_60min,最优选 60min。本发明还提供了一种用于实现如上所述方法的流化床反应器，所述流化床反应器包括两端封闭的外管和套装于外管内部的内管，所述内管底端设有气体分布板，其顶端固定于外管的顶壁上；所述外管侧壁上贯穿设置有气体入口，其顶壁上设有气体出口，开口于内管的内部空间。本发明所述的流化床反应器可用于上述制备富勒烯结构的纳米WS2方法的还原阶段和硫化阶段，其结构简单，操作方便，适用于连续大规模生产。本发明所述流化床反应器还包括贯穿于外管和内管，并同时开口于内管内部空间的颗粒入口及颗粒出口。本发明所述流化床反应器内管包括流化段和扩大段；所述扩大段的直径是流化段直径的5-10倍；目的是防止纳米粉体被气体带出。气体分布板是 流化床反应器的基本构件，分布板附近区域对于流体动力学行为、化学反应、热量传递和质量传递有重要作用，是流化床反应器设计和放大的重要影响因素之一。气体分布板开孔率的大小影响孔道与反应器截面积之比和孔内气流流速，从而影响流体通过气体分布板的孔道阻力。气体分布板开孔率对颗粒浓度分布有较大影响，气体的分布不均匀，会造成颗粒浓度的不均匀分布。本发明所述的气体分布板开孔率为0.05-5%,例如可选择 0.055-4.98%, 0.064-4.75%, 0.08-4.3%, 0.7-4%, 1.3-3.4%, 1.8-3%, 2.5% 等，优选为0.2-2%。目的是提供均匀的反应气体，使固体物料在内管流化床中均匀散式流化。优选地，气体线速度为0.01-2m/s,例如可选择 0.012-1.98m/s，0.03-1.76m/s，
0.1-1.5m/s, 0.75-1.13m/s, 1.05m/s 等,进一步优选为 0.1-lm/s。一种如上所述的流化床反应器的流化方法，反应气从气体入口通入，向下流动经过气体分布器进入内管，使内管中的固体物料均匀散式流化，最后从内管的顶部气体出口排出。本发明所述流化床反应器用作如权上所述富勒烯结构的纳米WS2制备方法中的还原炉和/或硫化炉。WO3粉体经还原性气体还原后，以团聚体形式在流化床中呈均匀散式流化状态。与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果:通过本发明的方法和装置，可制备出不大于500nm的富勒烯结构的纳米WS2球形颗粒，大小均匀。所述WO3粉体为球形颗粒，其尺寸大小为不大于lum。(I)三氧化钨经还原后，呈多孔结构，实现了纳米颗粒的均匀散式流化，气固接触充分，反应效率高，使后续硫化反应时间大大缩短，产物纯度提高。
(2)本发明的流化床床型简单，易于控制和放大。(3)在实际应用中，可以通过本发明方法及装置进行多次提纯，最终得到的纳米WS2的纯度为95wt%以上。


图1为合成纳米WS2工艺流程简图；图2为合成纳米WS2流化床结构简图。图中:1-1还原炉；1_2还原气体净化器；1_3还原炉入口管线；1_4还原炉出口管线；1_5新鲜还原气；1_6还原炉入口料阀；1_7螺旋加料器；2-1硫化炉；2_2硫化气体净化器；2_3硫化炉入口管线；2_4硫化炉出口管线；2_5新鲜硫化气；2-6硫化炉出口料阀；3硫化炉入口料阀；3_1还原炉与硫化炉入口料阀连接管线；3_2硫化炉入口料阀与硫化炉连接管线；4内管；4_1气体分布板；4_2气体出口 ；4_3颗粒入口 ；4_4颗粒出口 ；5外管；5_1气体入口。下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施例方式为更好地说明本发明 ，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下:参照图1，示出了本发明一种富勒烯结构纳米WS2制备方法的工艺流程图，该流程图包括:还原段I和硫化段II两个阶段。所述还原段I通过还原炉与硫化炉入口料阀连接管线3-1、硫化炉入口料阀3、硫化炉入口料阀与硫化炉连接管线3-2和硫化段II连接。所述还原段I包括还原炉1-1和还原气体净化器1-2。所述还原炉1-1的气体入口与还原气体净化器1-2的出口通过还原炉入口管线1-3连接，还原炉1-1的气体出口与还原气体净化器1-2的入口通过还原炉出口管线1-4连接。所述还原炉1-1的颗粒入口与螺旋加料器1-7和还原炉入口料阀1-6连通。所述硫化段II包括硫化炉2-1和硫化气体净化器2-2。所述硫化炉2_1的气体入口与硫化气体净化器2-2的出口通过硫化炉入口管线2-3连接，硫化炉2-1的气体出口与硫化气体净化器2-2的入口通过硫化炉出口管线2-4连接。所述硫化炉2-1的颗粒出口连接有硫化炉出口料阀2-6。参照图2，示出了本发明一种合成富勒烯结构纳米WS2流化床反应器简图，所述流化床反应器包括两端封闭的外管5和套装于外管5内部的内管4，所述内管4底端设有气体分布板4-1，其顶端固定于外管5的顶壁上；所述外管5侧壁上贯穿设置有气体入口 5-1，其顶壁上设有气体出口 4-2，开口于内管4的内部空间。所述流化床反应器还包括贯穿于外管5和内管4，并同时开口于内管4内部空间的颗粒入口 4-3及颗粒出口 4-4。所述内管4包括流化段和扩大段；所述扩大段的直径是流化段直径的5-10倍；所述气体分布板4-1的开孔率为0.05-5%，优选为0.2-2% ;气体线速度为0.01_2m/s，进一步优选为0.1-lm/s。WO3颗粒从颗粒入口 4-3进入I段还原炉1-1流化床反应器内管反应，充分反应后的颗粒经颗粒出口 4-4排出I段还原炉1-1。从还原炉1-1排出的颗粒经硫化炉入口料阀3送入II段硫化炉流化床反应器内管进行硫化反应，充分反应后的颗粒排出硫化炉2-1，在氮气保护下冷却，即获得产品IF-WS2。所述硫化炉入口料阀3的作用是输送固体物料，同时防止还原炉中还原气体和硫化炉中硫化气体之间相互串气，保证了产品质量和系统连续稳定运行。反应气从气体入口 5-1通入，向下流动经过气体分布板4-1进入内管4，使内管4中的固体物料均匀散式流化，最后从内管4的顶部气体出口 4-2排出。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。实施例1以氢气和氮气的混合气(50%H2/N2)为还原气。将新鲜还原气1-5与来自还原气体净化器1-2出口的还原气体混合后由还原炉入口管线1-3通入还原炉1-1，还原炉1-1的温度为600°C，使纳米WO3与还原气发生还原反应。反应后的尾气经还原炉出口管线1-4进入还原气体净化器1-2脱除粉尘和水分，净化后的气体返回还原炉1-1继续发生还原反应。固体物料在还原炉的停留时间为60min，还原后的物料送入硫化炉2-1进行硫化反应。以硫化氢、氢气和氮气的混合气(10%硫化氢和10%氢气,氮气为平衡气)为硫化气体。将新鲜硫化气2-5与来自硫化气体净化器2-2出口的硫化气体混合后由硫化炉入口管线2-3通入硫化炉2-1，硫化炉2-1的温度为800°C，反应后的尾气经硫化炉出口管线2-4进入硫化气体净化器2-2脱除粉尘和水分，净化后的气体返回硫化炉2-1继续发生硫化反应。固体物料在硫化炉2-1的停留时间为60min，硫化后的物料送入冷却装置，在氮气保护下冷却。本实施例中，利用颗粒粒径范围为40_100nm的二氧化鹤为原料，可获得平均颗粒直径为80nm的富勒烯纳米WS2颗粒，WS2纯度在96wt%以上。实施例2以纯氢气为还原气。将新鲜还原气1-5与来自还原气体净化器1-2出口的还原气体混合后由还原炉入口管线1-3通入还原炉1-1，还原炉1-1的温度为600°C，使纳米冊3与还原气发生还原反应。反应后的尾气经还原炉出口管线1-4进入还原气体净化器1-2脱除粉尘和水分，净化后的气体返回还原炉1-1继续发生还原反应。固体物料在还原炉1-1的停留时间为60min，还原后的物料送入硫化炉2-1进行硫化反应工序。以硫化氢、氢气和氮气的混合气(10%硫化氢和5%氢气，氮气为平衡气)为硫化气体。将新鲜硫化气2-5与来自硫化气体净化器2-2出口的硫化气体混合后由硫化炉入口管线2-3通入硫化炉2-1，硫化炉2-1的温度为800°C，反应后的尾气经硫化炉出口管线2-4进入硫化气体净化器2-2脱除粉尘和水分，净化后的气体返回硫化炉2-1继续发生硫化反应。固体物料在硫化炉2-1的停留时间为60min，硫化后 的物料送入冷却装置，在氮气保护下冷却。本实施例中，利用颗粒粒径范围为80_150nm的二氧化鹤为原料，可获得平均颗粒直径为IlOnm的富勒烯纳米WS2颗粒，WS2纯度在95wt%以上。实施例3
以氢气和氮气的混合气(5%H2/N2)为还原气。将新鲜还原气1-5与来自还原气体净化器1-2出口的还原气体混合后由还原炉入口管线1-3通入还原炉1-1，还原炉1-1的温度为900°C，使纳米WO3与还原气发生还原反应。反应后的尾气经还原炉出口管线1-4进入还原气体净化器1-2脱除粉尘和水分，净化后的气体返回还原炉1-1继续发生还原反应。固体物料在还原炉1-1的停留时间为120min，还原后的物料送入硫化炉2_1进行硫化反应工序。以硫化氢、氢气和氮气的混合气(5%硫化氢和5%氢气,氮气为平衡气)为硫化气体。将新鲜硫化气2-5与来自硫化气体净化器2-2出口的硫化气体混合后由硫化炉入口管线2-3通入硫化炉2-1，硫化炉2-1的温度为850°C，反应后的尾气经硫化炉出口管线2-4进入硫化气体净化器2-2脱除粉尘和水分，净化后的气体返回硫化炉2-1继续发生硫化反应。固体物料在硫化炉2-1的停留时间为120min，硫化后的物料送入冷却装置，在氮气保护下冷却。本实施例中，利用颗粒粒径范围为40_100nm的二氧化鹤为原料，可获得平均颗粒直径为80nm的富勒烯纳米WS2颗粒，WS2纯度在98wt%以上。实施例4以氢气和氮气的混合气(80%H2/N2)为还原气。将新鲜还原气1-5与来自还原气体净化器1-2出口的还原气体混合后由还原炉入口管线1-3通入还原炉1-1，还原炉1-1的温度为700°C，使纳米WO3与还原气发生还原反应。反应后的尾气经还原炉出口管线1-4进入还原气体净化器1-2脱除粉尘和水分，净化后的气体返回还原炉1-1继续发生还原反应。固体物料在还原炉1-1的停留时间为60min，还原后的物料送入硫化炉2_1进行硫化反应工序。以硫化氢、氢气和氮气的混合气(10%硫化氢和10%氢气,氮气为平衡气)为硫化气体。将新鲜硫化气2-5与来自硫化气体净化器2-2出口的硫化气体混合后由硫化炉入口管线2-3通入硫化炉2-1，硫化炉2-1的温度为700°C，反应后的尾气经硫化炉出口管线2_4进入硫化气体净化器2-2脱除粉尘和水分，净化后的气体返回硫化炉2-1继续发生硫化反应。固体物料在硫化炉2-1的停留时间为45min，硫化后的物料送入冷却装置，在氮气保护下冷却。

本实施例中，利用颗粒粒径范围为80_150nm的二氧化鹤为原料，可获得平均颗粒直径为120nm的富勒烯纳米WS2颗粒，WS2纯度在96wt%以上。实施例5以氢气和氮气的混合气(20%H2/N2)为还原气。将新鲜还原气1-5与来自还原气体净化器1-2出口的还原气体混合后由还原炉入口管线1-3通入还原炉1-1，还原炉1-1的温度为850°C，使纳米WO3与还原气发生还原反应。反应后的尾气经还原炉出口管线1-4进入还原气体净化器1-2脱除粉尘和水分，净化后的气体返回还原炉1-1继续发生还原反应。固体物料在还原炉1-1的停留时间为30min，还原后的物料送入硫化炉2_1进行硫化反应工序。以硫化氢和氢气的混合气(50%硫化氢和50%氢气)为硫化气体。将新鲜硫化气2-5与来自硫化气体净化器2-2出口的硫化气体混合后由硫化炉入口管线2-3通入硫化炉2-1，硫化炉2-1的温度为800°C，反应后的尾气经硫化炉出口管线2-4进入硫化气体净化器2-2脱除粉尘和水分，净化后的气体返回硫化炉2-1继续发生硫化反应。固体物料在硫化炉2-1的停留时间为30min，硫化后的物料送入冷却装置，在氮气保护下冷却。本实施例中，利用颗粒粒径范围为40_100nm的二氧化鹤为原料，可获得平均颗粒直径为80nm的富勒烯纳米WS2颗粒，WS2纯度在97wt%以上。实施例6以氢气和氮气的混合气(50%H2/N2)为还原气。将新鲜还原气1-5与来自还原气体净化器1-2出口的还原气体混合后由还原炉入口管线1-3通入还原炉1-1，还原炉1-1的温度为800°C，使纳米WO3与还原气发生还原反应。反应后的尾气经还原炉出口管线1-4进入还原气体净化器1-2脱除粉尘和水分，净化后的气体返回还原炉1-1继续发生还原反应。固体物料在还原炉1-1的停留时间为60min，还原后的物料送入硫化炉进行硫化反应工序。以硫化氢、氢气和氮气的混合气(10%硫化氢和1%氢气,氮气为平衡气)为硫化气体。将新鲜硫化气2-5与来自硫化气体净化器2-2出口的硫化气体混合后由硫化炉入口管线2-3通入硫化炉2-1，硫化炉2-1的温度为600°C，反应后的尾气经硫化炉出口管线2-4进入硫化气体净化器2-2脱除粉尘和水分，净化后的气体返回硫化炉2-1继续发生硫化反应。固体物料在硫化炉2-1的停留时间为60min，硫化后的物料送入冷却装置，在氮气保护下冷却。本实施例中，利用颗粒粒径范围为40_100nm的二氧化鹤为原料，可获得平均颗粒直径为80nm的富勒烯纳米WS2颗粒，WS2纯度在96wt%以上。实施例7以氢气和氮气的混合气(50%H2/N2)为还原气。将新鲜还原气1-5与来自还原气体净化器1-2出口的还原气体混合后由还原炉入口管线1-3通入还原炉1-1，还原炉1-1的温度为500°C，使纳米WO3与还原气发生还原反应。反应后的尾气经还原炉出口管线1-4进入还原气体净化器1-2脱除粉尘和水分，净化后的气体返回还原炉1-1继续发生还原反应。固体物料在还原炉1-1的停留时间为30min，还原后的物料送入硫化炉2_1进行硫化反应工序。以硫化氢(100%硫化氢)为硫化气体。将新鲜硫化气2-5与来自硫化气体净化器2-2出口的硫化气体混合后由硫化炉入口管线2-3通入硫化炉2-1，硫化炉2-1的温度为800°C，反应后的尾气经硫化炉出口管线2-4进入硫化气体净化器2-2脱除粉尘和水分，净化后的气体返回硫化炉2-1继续发 生硫化反应。固体物料在硫化炉2-1的停留时间为60min，硫化后的物料送入冷却装置，在氮气保护下冷却。本实施例中，利用颗粒粒径范围为40_100nm的二氧化鹤为原料，可获得平均颗粒直径为60nm的富勒烯纳米WS2颗粒，WS2纯度在99wt%以上。实施例8将所制备的IF-WS2颗粒作为添加剂加入到液体石蜡中，IF-WS2的重量百分比为
0.5wt%。在Optimol SRV4高温摩擦测试仪上考察其摩擦性能。实验条件为负荷200N，500N，800N和1000N，频率50Hz，冲程1000 μ m，时间30min。表I给出液体石蜡以及添加市场WS2(纯度99%)和本发明方法制备的WS2的摩擦性能比较。表I三种液体石蜡的摩擦性能比较
权利要求
1.一种富勒烯结构的纳米WS2的制备方法，所述方法包括如下步骤: (1)向还原炉中通入还原气，将纳米WO3装入还原炉中，然后置于高温加热炉中，使纳米WO3与还原气发生还原反应； (2)待纳米WO3与还原气充分反应后，移入硫化炉中与硫化气发生硫化反应，获得高纯度的纳米WS2。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(I)所述还原反应后的气体经脱除粉尘和水分后返回还原炉继续参与还原反应； 优选地，步骤(2)所述 硫化反应后的气体经脱除粉尘和水分后返回硫化炉继续参与硫化反应。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述还原炉为流化床反应器；所述硫化炉为流化床反应器。
4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述还原反应温度为500-900°C，优选为 600-800 °C ； 优选地，所述硫化反应温度为600-850°C，进一步优选为700-850°C。
5.如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，所述还原气为H2和N2的混合气；其中H2的体积浓度为5-100%，优选为20-80%，进一步优选为50% ； 优选地，所述硫化气为H2S和H2的混合气；其中H2S的体积浓度为5-100%，优选为5-50%，进一步优选10%。
6.如权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，步骤(I)所述固体物料在还原炉中的停留时间为30 120min,优选60min ； 优选地，步骤(2)所述固体物料在硫化炉的停留时间为30 120min,进一步优选45 60min,最优选 60min。
7.一种用于实现如权利要求1-6之一所述方法的流化床反应器，其特征在于，所述流化床反应器包括两端封闭的外管(5)和套装于外管(5)内部的内管(4)，所述内管(4)底端设有气体分布板(4-1)，其顶端固定于外管(5)的顶壁上；所述外管(5)侧壁上贯穿设置有气体入口(5-1)，其顶壁上设有气体出口(4-2)，开口于内管(4)的内部空间。
8.如权利要求7所述的反应器，其特征在于，所述流化床反应器还包括贯穿于外管(5)和内管(4)，并同时开口于内管(4)内部空间的颗粒入口(4-3)及颗粒出口(4-4)； 优选地，所述内管(4)包括流化段和扩大段；所述扩大段的直径是流化段直径的5-10倍; 优选地，所述气体分布板(4-1)的开孔率为0.05-5%，优选为0.2-2% ； 优选地，气体线速度为0.01-2m/s，进一步优选为0.1-lm/s。
9.一种如权利要求7或8所述的流化床反应器的流化方法，其特征在于， 反应气从气体入口(5-1)通入，向下流动经过气体分布器(4-1)进入内管(4)，使内管(4)中的固体物料均匀散式流化，最后从内管(4)的顶部气体出口(4-2)排出。
10.如权利要求7或8所述的流化床反应器的用途，其特征在于，所述流化床反应器用作如权利要求1-6之一所述方法中的还原炉和/或硫化炉。
全文摘要
本发明涉及一种富勒烯结构的纳米WS2的制备方法、流化床反应器及流化方法、用途。所述制备方法包括还原和硫化两个步骤。本发明还涉及一种制备富勒烯结构纳米WS2的流化床反应器，可制备出颗粒大小均匀的球形IF-WS2。本发明与现有技术相比，WO3经还原后，呈多孔结构，实现了纳米颗粒的均匀散式流化，使后续硫化反应大大缩短，产物纯度提高。所述流化床反应器的床型简单，易于控制和放大，适用于连续大规模生产无机类富勒烯纳米颗粒。
文档编号C01G41/00GK103101978SQ20131004799
公开日2013年5月15日 申请日期2013年2月6日 优先权日2013年2月6日
发明者李军, 朱庆山, 李洪钟, 周丽 申请人:中国科学院过程工程研究所