一种掺铌纳米氧化钨材料的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种掺铌纳米氧化钨的制备方法，其特点是将浓度为0.2～0.3mol/L的六氯化钨溶液4～10份，置于聚四氟乙烯反应釜中，加入二次蒸馏水12～20份，搅拌使其充分溶解；在上述溶液中加入浓度为0.05～0.1mol/L的五氯化铌乙醇溶液1～10份，继续搅拌，充分混合；再将浓度为2～4mol/L的盐酸溶液1～5份和浓度为0.4～0.5mol/L的硫酸铵溶液28～35份，加入上述聚四氟乙烯反应釜中，搅拌0.5～1h；将聚四氟乙烯反应釜密封，置于程序烘箱中，升温和降温速率分别为1～2℃/min，在温度为150～200℃的水热处理24～48h.取出反应釜，冷却至室温.将反应产物分别用蒸馏水洗涤至中性，置于温度80～100℃烘箱中干燥24～48h，获得掺铌纳米氧化钨。
【专利说明】一种掺铌纳米氧化钨材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种掺铌纳米氧化钨材料的制备方法，属于无机功能材料的制备领域。
【背景技术】
[0002]氧化钨是一个被广泛研究的过渡金属氧化物，因为它具有独特的性质，，在电变色器件、传感器、分离材料等方面得到广泛应用，倍受人们关注。近年来，纳米粒子的合成方面已取得重大的进展，研究的重点已转移到各向异性纳米粒子的研究上，各向异性纳米粒子可以根据需要而进行排列和功能化，特别是一维过渡金属氧化物纳米材料具有特殊的光学、磁学和电子学特性，也受到人们的关注。将过渡金属离子引入骨架结构材料中，对材料进行改性，使其性能更优，是目前对材料进行改性研究的热点:将金属离子引入氧化钨中，对原材料本身的一些性能有极大的影响，如采用水热法将过渡金属钥掺杂制备氧化钨纳米棒，随着钥掺杂量增加其荧光发射峰减弱(详见曹广胜，俞庆森，董喜贵等，无机材料学报，2005，4 (20) 815~820);采用固相烧结法将Tb2O5掺杂入WO3陶瓷中，研究其高温热性能，发现一种新的热电效应(详见羊新胜，陈敏，王豫，物理学报，2003，52 (6):1545-1548)。如果将一维纳米氧化钨进行掺杂，期望其缺陷结构与掺杂原子的相互作用和改性，纳米氧化钨将表现出特异的物理化学性质，必将得到新的和重要的用途。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对现有技术的不足而开发的一种掺铌纳米氧化钨材料的制备方法，其特点是将过渡金属离子铌引入WO6八面体结构中，使整个八面结构具有较大比表面积、并且改变纳米氧化钨内部电子的排列、空穴和缺陷的变化，从而改变纳米氧化钨对紫外光吸收性能。
[0004]本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。
[0005]掺铌纳米氧化钨材料的制备方法包括以下步骤:
[0006](I)将浓度为0.2~0.3mol/L的六氯化钨溶液4~10份，优选为6~8份，置于聚四氟乙烯反应釜中，加入的二次蒸馏水12~20份，优选为12~15份，搅拌使其充分溶解；
[0007](2)在上述溶液中加入浓度为0.05~0.lmol/L的五氯化铌乙醇溶液I~10份，优选为4~8份，继续搅拌，充分混合；
[0008](3)将浓度为2~4mol/L的盐酸溶液I~5份，优选为2~3份，和浓度为0.4~
0.5mol/L的硫酸铵溶液28~35份，优选为28~33份，加入上述聚四氟乙烯反应釜中，搅祥0.5~Ih ;
[0009]4)将聚四氟乙烯反应釜密封，置于程序烘箱中，升温和降温速率分别为I~2/C /min在温度150~200、°C优选为170~V 180°C的水热处理24~48h.取出反应釜，冷却至室温.将反应产物分别用蒸馏水洗涤至中性，置于温度80~100°C烘箱中干燥24~48h，获得铌掺杂氧化钨纳米材料。
[0010]结果表征与性能测试
[0011]1、采用Y-4Q型X射线衍射仪(XRD)对实施例1的物相进行分析，结果详见图1所
/Jn o
[0012]结果显示产品的XRD衍射谱与标准卡JCPDS33-1387相符，产品为六方晶体结型的WO3,从图可看出，在不同水热反应温度，(001)晶面衍射峰较强，为晶体生长的方向。
[0013]2、采用X-650型J型热场发射扫描电子显微镜(SEM)和X射线能量散射谱(EDS)对实施例2获得样品的微观形貌和化学组成进行分析，结果详见图2和图3由图2可知Nb掺杂氧化钨样品的形貌为纳米纤维状，尺寸约为50nm ;由图3可知样品中仅含有W、0及Nb三种元素。
[0014]3、采用PE公司Lambda850型紫外可见光光度计对实施例1和实施例2获得样品的紫外吸收谱，结果详见图4所示。
[0015]由图4所知，将过渡金属Nb掺入氧化钨晶体结构中引起内部电子的排列，空穴，缺陷的变化，从而显著的提高Nb掺入氧化钨对紫外光的吸收能力。
[0016]本发明具有以下优点:
[0017]本发明的目的在于提供一种掺铌纳米氧化钨的制备方法，获得的纳米氧化钨纤维的尺寸为50nm。通过掺杂过渡金属铌的显著提高纳米氧化钨对紫外光的吸收能力。 【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1实施例1和实施例2获得产品的XRD图谱；
[0019]图2实施例2获得产品的SEM图
[0020]图3实施例2获得样品的EDS图
[0021 ] 图4实施例1和实施例2获得产品的紫外光谱
具体实施方案
[0022]下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只对于本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
[0023]实施例1
[0024]将浓度为0.25mol/L的六氯化钨溶液8份置于聚四氟乙烯反应釜中，加入二次蒸馏水15份，搅拌使其充分溶解，再加入3mol/L的盐酸溶液3份及0.5mol/L硫酸铵溶液30份，搅拌0.5h，密封聚四氟乙烯反应釜，置于程序烘箱中，设置升温和降温速率为1°C /min,在温度170°C水热处理24h.取出反应釜，冷却至室温.将反应产物分别用蒸馏水洗涤至中性，置于80°C烘箱中干燥48h，获得纳米氧化钨材料。
[0025]实施例2
[0026]将浓度为0.2mol/L的六氯化钨溶液8份置于聚四氟乙烯反应釜中，加入二次蒸馏水14份，搅拌使其充分溶解，加入浓度为0.07mol/L的五氯化铌乙醇溶液7份，继续搅拌，充分混合；再向上述溶液中加入3mol/L的盐酸溶液3份及0.5mol/L硫酸铵溶液30份，搅拌0.5h，密封聚四氟乙烯反应釜，置于程序烘箱中，设置升温和降温速率为1°C /min，在温度170°C水热处理24h.取出反应釜，冷却至室温.将反应产物分别用蒸馏水洗涤至中性，置于温度80°C烘箱中干燥24h，获得掺铌纳米氧化钨材料。
[0027]实施例3
[0028]将浓度为0.25mol/L的六氯化钨溶液7份置于聚四氟乙烯反应釜中，加入二次蒸馏水13份，搅拌使其充分溶解，加入浓度为0.09mol/L的五氯化铌乙醇溶液8份，继续搅拌，充分混合；再向上述溶液中加入2mol/L的盐酸溶液5份及0.5mol/L硫酸铵溶液31份，搅拌lh，密封聚四氟乙烯反应釜，置于程序烘箱中，设置升温和降温速率为1°C /min，在温度180°C水热处理24h.取出反应釜，冷却至室温.将反应产物分别用蒸馏水洗涤至中性，置于80°C烘箱中干燥24h，获得掺铌纳米氧化钨材料。
[0029]实施例4
[0030]将浓度为0.2mol/L的六氯化钨溶液10份置于聚四氟乙烯反应釜中，加入二次蒸馏水12份，搅拌使其充分溶解，加入浓度为0.08mol/L的五氯化铌乙醇溶液8份，继续搅拌，充分混合；再向上述溶液中加入2mol/L的盐酸溶液4份及0.5mol/L硫酸铵溶液28份，搅拌0.75h，密封聚四氟乙烯反应釜，置于程序烘箱中，设置升温和降温速率为1°C /min，在温度170°C水热处理30h.取出反应釜，冷却至室温.将反应产物分别用蒸馏水洗涤至中性，置于80°C烘箱中干燥36h，获得掺铌纳米氧化钨材料。
[0031]实施例5
[0032]将浓度为0.3mol/L的六氯化钨溶液6份置于聚四氟乙烯反应釜中，加入二次蒸馏水15份，搅拌使其充分溶解，加入浓度为0.lmol/L的五氯化铌乙醇溶液6份，继续搅拌，充分混合；再向上述溶液中加入4mol/L的盐酸溶液5份及0.5mol/L硫酸铵溶液32份，搅拌lh，密封聚四氟乙烯反应釜，置于程序烘箱中，设置升温和降温速率为1°C /min，在温度170°C水热处理30h.取出反应釜，冷却至室温.将反应产物分别用蒸馏水洗涤至中性，置于80°C烘箱中干燥30h，获得掺铌纳米氧化钨材料。
[0033]实施例6
[0034]将浓度为0.27mol/L的六氯化钨溶液9份置于聚四氟乙烯反应釜中，加入二次蒸馏水16份，搅拌使其充分溶解，加入浓度为0.06mol/L的五氯化铌乙醇溶液5份，继续搅拌，充分混合；再向上述溶液中加入3mol/L的盐酸溶液3份及0.5mol/L硫酸铵溶液28份，搅拌0.75h，密封聚四氟乙烯反应釜，置于程序烘箱中，设置升温和降温速率为1°C /min，在温度180°C水热处理36h.取出反应釜，冷却至室温.将反应产物分别用蒸馏水洗涤至中性，置于90°C烘箱中干燥30h，获得掺铌纳米氧化钨材料。
[0035]实施例7
[0036]将浓度为0.24mol/L的六氯化钨溶液1份置于聚四氟乙烯反应釜中，加入二次蒸馏水11份，搅拌使其充分溶解，加入浓度为0.05mol/L的五氯化钽乙醇溶液7份，继续搅拌，充分混合；再向上述溶液中加入2mol/L的盐酸溶液5份及0.5mol/L硫酸铵溶液35份，搅拌0.5h，密封聚四氟乙烯反应釜，置于程序烘箱中，设置升温和降温速率为1°C /min，在温度170°C水热处理48h.取出反应釜，冷却至室温.将反应产物分别用蒸馏水洗涤至中性，置于10(TC烘箱中干燥24h，获得掺铌纳米氧化钨材料。
[0037]实施例8`[0038]将浓度为0.3mol/L的六氯化钨溶液4份置于聚四氟乙烯反应釜中，加入二次蒸馏水10份，搅拌使其充分溶解，加入浓度为0.05mol/L的五氯化铌乙醇溶液1份，继续搅拌，充分混合；再向上述溶液中加入4mol/L的盐酸溶液1份及0.4mol/L硫酸铵溶液31份，搅拌0.5h，密封聚四氟乙烯反应釜，置于程序烘箱中，设置升温和降温速率为2°C /min，在温度180°C水热处理30h.取出反应釜，冷却至室温.将反应产物分别用蒸馏水洗涤至中性，置于90烘。C箱中干燥24h，获得掺铌纳米氧化钨材料。
[0039]实施例9
[0040]将浓度为0.25mol/L的六氯化钨溶液10份置于聚四氟乙烯反应釜中，加入二次蒸馏水14份，搅拌使其充分溶解，加入浓度为0.07mol/L的五氯化铌乙醇溶液7份，继续搅拌，充分混合；再向上述溶液中加入3mol/L的盐酸溶液3份及0.5mol/L硫酸铵溶液25份，搅拌0.75h，密封聚四氟乙烯反应釜，置于程序烘箱中，设置升温和降温速率为1°C /min，在温度190°C水热处理30h.取出反应釜，冷却至室温.将反应产物分别用蒸馏水洗涤至中性，置于10(TC烘箱中干燥24h，获得掺铌纳米氧化钨材料。
[0041]实施例10
[0042]将浓度为0.23mol/L的六氯化钨溶液8份置于聚四氟乙烯反应釜中，加入二次蒸馏水18份，搅拌使其充分溶 解，加入浓度为0.05mol/L的五氯化铌乙醇溶液9份，继续搅拌，充分混合；再向上述溶液中加入3mol/L的盐酸溶液3份及0.5mol/L硫酸铵溶液35份，搅拌lh，密封聚四氟乙烯反应釜，置于程序烘箱中，设置升温和降温速率为1°C /min，在温度150°C水热处理48h.取出反应釜，冷却至室温.将反应产物分别用蒸馏水洗涤至中性，置于80°C烘箱中干燥24h，获得掺铌纳米氧化钨材料。
[0043]实施例11
[0044]将浓度为0.26mol/L的六氯化钨溶液1份置于聚四氟乙烯反应釜中，加入二次蒸馏水13份，搅拌使其充分溶解，加入浓度为0.07mol/L的五氯化铌乙醇溶液8份，继续搅拌，充分混合；再向上述溶液中加入3mol/L的盐酸溶液4份及0.5mol/L硫酸铵溶液30份，搅拌lh，密封聚四氟乙烯反应釜，置于程序烘箱中，设置升温和降温速率为1°C /min，在温度170°C水热处理48h.取出反应釜，冷却至室温.将反应产物分别用蒸馏水洗涤至中性，置于100°C烘箱中干燥24h，获得掺铌纳米氧化钨材料。
[0045]实施例12
[0046]将浓度为0.3mol/L的六氯化钨溶液8份置于聚四氟乙烯反应釜中，加入二次蒸馏水15份，搅拌使其充分溶解，加入浓度为0.08mol/L的五氯化钽乙醇溶液8份，继续搅拌，充分混合；再向上述溶液中加入4mol/L的盐酸溶液3份及0.5mol/L硫酸铵溶液33份，搅拌lh，密封聚四氟乙烯反应釜，置于程序烘箱中，设置升温和降温速率为1°C /min，在温度200°C水热处理48h.取出反应釜，冷却至室温.将反应产物分别用蒸馏水洗涤至中性，置于100°C烘箱中干燥24h，获得掺铌纳米氧化钨材料。
[0047]实施例13
[0048]将浓度为0.21mol/L的六氯化钨溶液9份置于聚四氟乙烯反应釜中，加入二次蒸馏水18份，搅拌使其充分溶解，加入浓度为0.07mol/L的五氯化铌乙醇溶液7份，继续搅拌，充分混合；再向上述溶液中加入3mol/L的盐酸溶液4份及0.5mol/L硫酸铵溶液28份，搅拌lh，密封聚四氟乙烯反应釜，置于程序烘箱中，设置升温和降温速率为1°C /min，在温度175°C水热处理24h.取出反应釜，冷却至室温.将反应产物分别用蒸馏水洗涤至中性，置于100°C烘箱中干燥24h， 获得掺铌纳米氧化钨材料。
【权利要求】
1.一种掺铌纳米氧化钨材料的制备方法，其特征在于该包括以下步骤: (1)将浓度为0.2~0.3mol/L的六氯化钨溶液4~10份，置于聚四氟乙烯反应釜中，加入二次蒸馏水12~20份，搅拌使其充分溶解； (2)在上述溶液中加入浓度为0.05~0.lmol/L的五氯化铌乙醇溶液I~10份，继续搅拌，充分混合； (3)将浓度为2~4mol/L的盐酸溶液I~5份和浓度为0.4~0.5mol/L的硫酸铵溶液28~35份，加入上述聚四氟乙烯反应釜中，搅拌0.5~Ih ; (4)将聚四氟乙烯反应釜密封，置于程序烘箱中，升温和降温速率分别为I~2°C/min，在温度为150~200°C的水热处理24~48h.取出反应釜，冷却至室温.然后，将反应产物分别用蒸馏水洗涤至中性，置于温度80~100°C的烘箱中干燥24~48h，获得掺铌纳米氧化钨材料。
2.如权利要求1所述掺铌纳米氧化钨材料的制备方法，其特征在于该包括以下步骤: (1)将浓度为0.2~0.3mol/L的六氯化钨溶液6~8份，置于聚四氟乙烯反应釜中，加入二次蒸馏水12~15份，搅拌使其充分溶解； (2)在上述溶液中加入浓度为0.05~0.lmol/L的五氯化铌乙醇溶液为4~8份，继续搅拌，充分混合； (3)将浓度为2~4mol/L的盐酸溶液为2~3份和浓度为0.4~0.5mol/L的硫酸铵溶液28~33份，加入上述聚四氟乙烯反应釜中，搅拌0.5~Ih ; (4)将聚四氟乙烯反应釜密封，置于程序烘箱中，升温和降温速率分别为I~2VMn,在温度为170°C~180°C的水热处理24~48h.取出反应釜，冷却至室温.然后，将反应产物分别用蒸馏水洗涤至中性，置于温度80~100°C的烘箱中干燥24~48h，获得掺铌纳米氧化钨材料。
3.如权利 要求1所述掺铌纳米氧化钨的制备方法制备得到的掺铌纳米氧化钨材料。
【文档编号】C01G33/00GK103613140SQ201310671290
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2013年12月11日
【发明者】牟婉君, 谢翔, 李兴亮, 张锐, 余钱红, 唐惠, 周官宏, 魏洪源, 蹇源, 罗顺忠 申请人:中国工程物理研究院核物理与化学研究所