十八面体钼氧化物的制备方法与流程

1.本发明涉及材料制备技术领域，更为具体地，涉及一种十八面体钼氧化物的制备方法。


背景技术：

2.钼氧化物和钼氧基体杂化材料因其优异的光学、电化学、催化和机械性能，已被广泛应用于锂离子电池、催化剂、光致发光/变色和气敏传感器等许多领域。
3.目前，纳微米钼氧化物的制备方法可以大致分为三类，分别为气相法、液相法和固相法。固相法是指通过固固转变来制取粉体，主要包括机械粉碎法和热分解法。气相法是指原料为气体或将原料转变成气体，然后在气态下发生物理变化或化学反应，最后冷却结晶形成纳米颗粒。通常将气相法分为化学气相沉积(cvd)和物理气相沉积(pvd)两类。其中，物理气相沉积主要包括溅射法、电子束蒸发法、脉冲激光沉积法、热蒸发法等。液相法主要包括化学沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法和模板法等。
4.与其它方法相比，液相法在较低能耗的条件下即可对材料的形貌实现可控制备，而且通常不需要复杂的设备，特殊的操作技能。因此，液相法在制备特定形貌的钼氧化物研究中得到了广泛的应用。液相法中的化学沉淀法虽然操作简单、成本较低、易控制，但是颗粒容易发生团聚、难过滤。溶胶-凝胶法的反应条件温和，通过改变一些反应参数可以实现对产物结构和形貌的调控，易于改性，但是制备周期较长，反应物成本消耗多，有机溶剂多为含有毒性的有机物。水热法的优点是产物粒径小且分布均匀，结晶性好、形貌和尺寸易于控制。缺点是对设备要求比较高、反应周期较长，难以在工业上实现大规模生产。模板法是获得具有特定结构和形貌的纳米材料的一项新技术。模板法的操作简单、反应条件温和，可以实现对材料形貌、结构和尺寸的可控制备，而且所制备产物的分散性好。fei等利用立方介孔硅kit-6作为硬模板剂制备了具有有序介孔结构的moo3(fei s,xia k,tian x,et al.fabrication of ordered mesoporous moo
3 for olefin catalytic hydrogenation[j].international journal of hydrogen energy:2016,41(13):5652-5660.)。肖清贵等人利用模板法制备出带状、六面体和球形形貌的钼氧化物(cn 104176780 b)。
[0005]
但是，上述提供的方法制备出的钼氧化物存在粒度分布不均匀、产品稳定性差以及分散性不好等问题，目前以上制备方法均未制备出具有粒度分布均匀、产品稳定、且具有很好的分散性的十八面体的钼氧化物，因此，急需研发一种通过简单工艺流程能够制备出十八面体的钼氧化物的工艺方法。


技术实现要素：

[0006]
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种十八面体钼氧化物的制备方法，以解决目前的现有钼氧化物制备方法无法制备出具有粒度分布均匀、产品稳定、且具有很好的分散性的十八面体的钼氧化物等问题。
[0007]
本发明提供一种十八面体钼氧化物的制备方法，包括如下步骤：
[0008]
向含有羟基官能团的表面活性剂中加入水溶剂，对所述表面活性剂进行溶解，得到表面活性剂溶解液；其中，所述表面活性剂的分子量为1000-20000；
[0009]
将含钼溶液滴加至所述表面活性剂溶解液中，对滴加有所述含钼溶液的表面活性剂溶解液进行搅拌；其中，搅拌速度为500-1000r/min；
[0010]
使所述含钼溶液与所述表面活性剂溶解液发生反应，生成钼氧化物沉淀物；其中，所述反应的温度为80-99℃，反应时间16-32h；
[0011]
对所述钼氧化物沉淀物依次进行过滤、洗涤和干燥处理，得到十八面体钼氧化物。
[0012]
此外，优选的方案是，所述表面活性剂为聚乙二醇或聚乙烯醇或所述聚乙二醇与所述聚乙烯醇按照任意比例混合而成。
[0013]
此外，优选的方案是，所述表面活性剂的分子量为1001-5000。
[0014]
此外，优选的方案是，所述含钼溶液为钼酸或钼酸铵或所述钼酸与所述钼酸铵按照任意比例混合而成。
[0015]
此外，优选的方案是，所述表面活性剂的用量为所述含钼溶液的溶质质量的1-5倍。
[0016]
此外，优选的方案是，所述将含钼溶液滴加至所述表面活性剂溶解液中时，所述含钼溶液的滴加速度为10-100ml/min，更优选30-50ml/min。
[0017]
此外，优选的方案是，所述搅拌速度为700-999r/min。
[0018]
此外，优选的方案是，所述含钼溶液与所述表面活性剂溶解液的反应时间为26-30h。
[0019]
此外，优选的方案是，所述含钼溶液与所述表面活性剂溶解液的反应温度为91-98℃。
[0020]
此外，优选的方案是，对所述钼氧化物沉淀物进行干燥处理的方式为真空冷冻干燥。
[0021]
从上面的技术方案可知，本发明提供的十八面体钼氧化物的制备方法，通过将含钼溶液滴加到表面活性剂溶液的加料方式、本发明提供的合适分子量的表面活性剂、表面活性剂的种类、合适的反应温度、反应时间以及搅拌速度的协同效应下，能够制备出粒度分布均匀、产品稳定、且具有很好的分散性的十八面体的钼氧化物；并且，本发明提供的十八面体钼氧化物的制备方法的整个工艺流程简单、无需复杂设备。
[0022]
为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
[0023]
通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
[0024]
图1为根据本发明实施例的十八面体钼氧化物的制备方法的流程图；
[0025]
图2为根据本发明实施例1所提供的方法制备得到的十八面体钼氧化物的形貌图。
[0026]
在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
[0027]
在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。
[0028]
针对前述提出的目前的现有钼氧化物制备方法无法制备出具有粒度分布均匀、产品稳定、且具有很好的分散性的十八面体的钼氧化物等问题，提出了一种十八面体钼氧化物的制备方法。
[0029]
以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
[0030]
为了说明本发明提供的十八面体钼氧化物的制备方法，图1示出了根据本发明实施例的十八面体钼氧化物的制备方法的流程；图2示出了根据本发明实施例1所提供的方法制备得到的十八面体钼氧化物的形貌。
[0031]
如图1所示，本发明提供的十八面体钼氧化物的制备方法，包括如下步骤：
[0032]
s1、向含有羟基官能团的表面活性剂中加入水溶剂，对表面活性剂进行溶解，得到表面活性剂溶解液；其中，表面活性剂的分子量为1000-20000；
[0033]
s2、将含钼溶液滴加至表面活性剂溶解液中，对滴加有含钼溶液的表面活性剂溶解液进行搅拌；其中，搅拌速度为500-1000r/min；
[0034]
s3、使含钼溶液与所述表面活性剂溶解液发生反应，生成钼氧化物沉淀物；其中，反应的温度为80-99℃，反应时间为16-32h；
[0035]
s4、对钼氧化物沉淀物依次进行过滤、洗涤和干燥处理，得到十八面体钼氧化物。
[0036]
通过将含钼溶液滴加到表面活性剂溶液的加料方式、本发明提供的合适分子量的表面活性剂、表面活性剂的种类、合适的反应温度、反应时间以及搅拌速度的协同效应下，能够制备出粒度分布均匀、产品稳定、且具有很好的分散性的十八面体的钼氧化物；并且，本发明提供的十八面体钼氧化物的制备方法的整个工艺流程简单、无需复杂设备。
[0037]
作为本发明的一个优选实施例，表面活性剂为聚乙二醇或聚乙烯醇或聚乙二醇与聚乙烯醇按照任意比例混合而成。
[0038]
采用上述表面活性剂时，采用的水溶剂可以为去离子水或纯净水或蒸馏水等，避免其他杂质成分对后续反应产生影响。
[0039]
作为本发明的一个优选实施例，表面活性剂的分子量进一步优选为1001-5000。表面活性剂的分子量为决定制备出十八面体钼氧化物的一个重要因素之一，本发明实施例进一步选择分子量为1001-5000的含有羟基官能团的表面活性剂，使得更好的制备出十八面体钼氧化物。
[0040]
作为本发明的一个优选实施例，含钼溶液为钼酸或钼酸铵或钼酸与钼酸铵按照任意比例混合而成。
[0041]
作为本发明的一个优选实施例，表面活性剂的用量为含钼溶液的溶质质量的1-5倍。通过表面活性剂的添加量以及其分子量对产品形貌有很好的的调控作用，该表面活性剂的添加量和分子量既可以促进含有羟基官能团的表面活性剂和含钼分子反应，又可以促进十八面体的形成。
[0042]
作为本发明的一个优选实施例，将含钼溶液滴加至表面活性剂溶解液中时，含钼溶液的滴加速度为10-100ml/min。进一步可优选为30-50ml/min；通过控制滴加速度更加有效的控制纳米颗粒的形成。
[0043]
作为本发明的一个优选实施例，搅拌速度进一步优选为700-999r/min。大量的表面活性剂缠绕在含钼分子的表面，通过充分的搅拌，剪切力的作用，有利于形成多面体，特别是十八面体。
[0044]
作为本发明的一个优选实施例，含钼溶液与表面活性剂溶解液的反应时间为16-32h。反应时间进一步优选为26-30h。通过合适的反应温度和合适的反应时间的相互配合下有利于稳定形成十八面体钼氧化物的。
[0045]
作为本发明的一个优选实施例，含钼溶液与表面活性剂溶解液的反应温度进一步优选为91-98℃。通过合适的反应温度和合适的反应时间的相互配合下有利于稳定形成十八面体钼氧化物的。
[0046]
作为本发明的一个优选实施例，对钼氧化物沉淀物进行干燥处理的方式为真空冷冻干燥。采用真空冷冻干燥有利于水分以固体状态直接升华，使物料原有结构和形状得到最大程度保护，最终获得外观和内在品质兼备的优质干燥制品。
[0047]
本发明实施例所提供的十八面体钼氧化物的制备方法的原理如下：
[0048]
通过将含钼溶液滴加入表面活性剂溶液中，在水溶液中，大量的表面活性剂链相互缠绕构筑成一个个小的独立的限域团簇，含钼溶液加入表面活性剂溶液后，含钼分子均匀的分散在限域团簇内，因此，含钼分子的扩散和迁移受到限制，由于表面活性剂的限域效应和晶体表面活性剂的吸附，减弱了含钼分子的移动使得晶体的生长受到限制，有利于亚微米颗粒的形成，并可以通过控制含钼溶液的滴加速度更加有效的控制纳米颗粒的形成。大量的表面活性剂缠绕在含钼分子的表面，通过对滴加有含钼溶液的表面活性剂溶解液进行搅拌，在剪切力的作用下，有利于形成多面体，特别是十八面体；表面活性剂的添加量以及其分子量对产品形貌有很好的调控作用，该表面活性剂的添加量和分子量既可以促进含有羟基官能团的表面活性剂和含钼分子反应，又可以促进十八面体的形成；通过本发明中的反应温度有利于含有羟基官能团的表面活性剂和含钼溶液反应，有效控制成核速率；含有羟基的表面活性剂具有弱还原性，通过本发明中的反应温度和反应时间下有利于稳定形成十八面体钼氧化物。
[0049]
为了更好的对本发明提供的十八面体钼氧化物的制备方法进行说明，提供了如下的具体实施例。
[0050]
实施例1
[0051]
取100ml钼酸溶液，将20g聚乙二醇溶于100ml去离子水中，聚乙二醇的分子量为1000，表面活性剂的用量为含钼溶液的溶质质量的1倍，随后将含钼溶液以30ml/min的速度加入表面活性剂溶液中，在充分搅拌下发生反应，搅拌速度为700r/min，反应温度为95℃，反应时间为28h，随后进行过滤、洗涤和干燥，制得分散性良好的d
90
约为2μm的十八面体钼氧化物，得到的十八面体钼氧化物的形貌如图2所示。
[0052]
实施例2：
[0053]
取100ml钼酸铵溶液，将40g聚乙二醇溶于100ml去离子水中，聚乙二醇的分子量为8000，表面活性剂的用量为含钼溶液的溶质质量的2倍，随后将含钼溶液以10ml/min的速度加入表面活性剂溶液中，在充分搅拌下发生反应，搅拌速度为1000r/min，反应温度为80℃，反应时间为16h，随后进行过滤、洗涤和干燥，制得分散性良好的d
90
约为2.5μm的十八面体钼氧化物。
[0054]
实施例3：
[0055]
取100ml钼酸溶液，将50g聚乙二醇溶于100ml去离子水中，聚乙二醇的分子量为20000，表面活性剂的用量为含钼溶液的溶质质量的5倍，随后将含钼溶液以100ml/min的速度加入表面活性剂溶液中，在充分搅拌下发生反应，搅拌速度为800r/min，反应温度为85℃，反应时间为32h，随后进行过滤、洗涤和干燥，制得分散性良好的d
90
约为1.5μm的十八面体钼氧化物。
[0056]
实施例4：
[0057]
取100ml钼酸溶液，将30g聚乙烯醇溶于100ml去离子水中，聚乙烯醇的分子量为4000，表面活性剂的用量为含钼溶液的溶质质量的2倍，随后将含钼溶液以50ml/min的速度加入表面活性剂溶液中，在充分搅拌下发生反应，搅拌速度为500r/min，反应温度为99℃，反应时间为20h，随后进行过滤、洗涤和干燥，制得分散性良好的d
90
约为3μm的十八面体钼氧化物。
[0058]
通过上述具体实施方式可看出，本发明提供的十八面体钼氧化物的制备方法通过将含钼溶液滴加到表面活性剂溶液的加料方式、本发明提供的合适分子量的表面活性剂、表面活性剂的种类、合适的反应温度、反应时间以及搅拌速度的协同效应下，能够制备出粒度分布均匀、产品稳定、且具有很好的分散性的十八面体的钼氧化物；并且，本发明提供的十八面体钼氧化物的制备方法的整个工艺流程简单、无需复杂设备。
[0059]
如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出的十八面体钼氧化物的制备方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的十八面体钼氧化物的制备方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。