一种丝状隧道型钨酸钾及其制备方法
【专利摘要】一种丝状隧道型钨酸钾及其制备方法，将WO3加入到1.5～3mol/L的KOH水溶液中得到溶液A，然后向溶液A中加入KCl水溶液，混合均匀，得到溶液B。调节溶液B的pH值至3～6，在温度为140～220℃下水热处理6～24h，将反应液过滤的沉淀，沉淀经洗涤、干燥，得到丝状隧道型钨酸钾微晶。该微晶的组成表达式为K10W12O41·11H2O。该方法操作简单、合成温度低、反应时间短，重复性高，经本方法制得的丝状钨酸钾的制备方法结晶性能好，纯度高，形貌和尺寸可控。
【专利说明】一种丝状隧道型钨酸钾及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于纳米材料制备【技术领域】，具体涉及一种丝状隧道型钨酸钾及其制备方法。
【背景技术】
[0002]钨酸盐纳米材料的应用范围很广，可应用到光致发光领域、温度传感器领域、光催化领域、磁性器件领域和光伏电化学电池领域等。钨酸钾在光伏电化学电池领域中，可作为电解液的一种添加剂，由于它可以有效的阻止电池阳极的熔解，因此可以延长电池的寿命[Seiji Terada, Ken j in Higaki, Ikuo Nagashima, et al.Addit1n ofpotassium tungstate to the electrolyte of a molten carbonate fuel cell[J].Journal of Power Sources 831999178 - 185.];也可作为电池材料中嵌入锂、钠等离子的载体，使得电池储电性能得以提高[A.Marti' nez-de la Cruz, L.G.Castillo Torres.Behav1r of some potassium tungstates in the course of electrochemical lithiuminsert1n [J].Ceramics Internat1nal 34(2008) 1779 - 1782.]。
[0003]目前，国内外提出的钨酸钾的制备方法包括固相合成法和水溶液合成方法。固相合成方法烧结温度较高，保温时间较长，产物纯度不高。根据谢会东发表的无水钨酸钾的合成研究，固相法选择的最佳烧结温度为845°C,最佳反应时间为24h,通过对样品XRD分析可得产物纯度不高[谢会东，沈德忠，王晓青，沈光球.无水钨酸钾的合成研究[J].NorganicChemicals Industry, 2005, 37 (11): 18-19.]。水溶液合成方法也具有一定的缺陷，其制备周期较长，一般需要数天才可制备出所需样品[WANG Z1-liang,WANC Jing-ping, B0Yan.Synthesis and Crystal Structure Almlysis of K10[H2ff12 042].11H20.ChemicalResearch.2001, 12(4): 5-8.]
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种丝状隧道型钨酸钾及其制备方法，该方法操作简单、合成温度低、反应时间短，重复性高，经本方法制得的丝状钨酸钾的制备方法结晶性能好，纯度高，形貌和尺寸可控。
[0005]为了达到上述目的，本发明丝状隧道型钨酸钾，其表达式为K1(lW12041.11H20，单根丝状隧道型鹤酸钾的直径为0.03?0.1 μ m,长度为0.2?2 μ m。
[0006]一种所述的丝状隧道型钨酸钾的制备方法，包括以下步骤:
[0007]1)将W03加入到1.5?3mol/L的Κ0Η水溶液中得到溶液A ；
[0008]2)向溶液A中加入到浓度为0.233?0.579g/mL的KC1水溶液，混合均匀，得到溶液B ;其中，溶液B中含有的W和K的摩尔比为(1:20)?(1:60)；
[0009]3)将溶液B的pH值调节至3?6，在水热反应釜中于140?220°C下水热处理6?24h，得到含沉淀的反应液；将反应液过滤分离出其中的沉淀，然后将沉淀洗涤、干燥，得到丝状隧道型钨酸钾微晶。
[0010]所述的步骤1)中每克W03中加入5?10mL的KOH水溶液。
[0011]所述的步骤3)中pH值调节是采用浓度为2?3mol/L的盐酸。
[0012]所述的步骤3)水热反应釜的填充比为60?70%。
[0013]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0014]本发明提供的制备方法是以W03作为钨源，用KOH水溶液将其溶解，然后加入KC1水溶液，调节溶液的pH值，再在140?220°C下进行水热结晶反应，制得丝状隧道型钨酸钾微晶；本发明反应条件温和，所需温度较低，并且工艺步骤简单，重复性高，有利于工业化生产，且本发明能够通过控制反应过程中的溶液的W/K的摩尔比、pH值和水热反应的温度来调节产物的形貌和尺寸，使得制备出的产品具有较高的纯度。通过XRD衍射图谱，可以清晰的反映出由本发明制得的K1(lW12041.11H20粒子呈现隧道型结构；通过扫描电镜照片可以看出，该隧道型结构的K1(lW12041.11H20粒子形貌为丝状，单根丝状直径为0.03?0.111111，长度为0.2?2 μ m。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明制备的钨酸钾粒子的X射线衍射XRD图谱；
[0016]图2为本发明制备的钨酸钾粒子的扫描电镜SEM照片。
【具体实施方式】
[0017]实施例1:
[0018]1)将lg的W03加入到10mL、1.5mol/L的KOH水溶液中得到溶液A ；
[0019]2)向溶液A中加入到浓度为0.233g/mL的KC1水溶液，混合均匀，得到溶液B ;其中，溶液B中含有的W和K的摩尔比为1:20 ；
[0020]3)用浓度为2mol/L的盐酸将溶液B的pH值调节至4，控制填充比为60%，在水热反应釜中于200°C下水热处理12h，得到含沉淀的反应液；将反应液过滤分离出其中的沉淀，然后将沉淀洗涤、干燥，得到丝状隧道型钨酸钾微晶。
[0021 ] 本实例所得到的钨酸钾丝状直径为0.05um,长度为0.6um。
[0022]实施例2:
[0023]1)将lg的W03加入到10mL、1.5mol/L的Κ0Η水溶液中得到溶液A ；
[0024]2)向溶液A中加入到浓度为0.579g/mL的KC1水溶液，混合均匀，得到溶液B ;其中，溶液B中含有的W和K的摩尔比为1:40 ；
[0025]3)用浓度为2mol/L的盐酸将溶液B的pH值调节至4，控制填充比为60%，在水热反应釜中于200°C下水热处理12h，得到含沉淀的反应液；将反应液过滤分离出其中的沉淀，然后将沉淀洗涤、干燥，得到丝状隧道型钨酸钾微晶。
[0026]本实例所得到的钨酸钾丝状直径为0.08um,长度为lum。
[0027]实施例3:
[0028]1)将lg的W03加入到10mL、1.5mol/L的Κ0Η水溶液中得到溶液A ；
[0029]2)向溶液A中加入到浓度为0.579g/mL的KC1水溶液，混合均匀，得到溶液B ;其中，溶液B中含有的W和K的摩尔比为1:40 ；
[0030]3)用浓度为2mol/L的盐酸将溶液B的pH值调节至5，控制填充比为60%，在水热反应釜中于200°C下水热处理12h，得到含沉淀的反应液；将反应液过滤分离出其中的沉淀，然后将沉淀洗涤、干燥，得到丝状隧道型钨酸钾微晶。
[0031 ] 本实例所得到的钨酸钾丝状直径为0.07um,长度为lum。
[0032]实施例4:
[0033]1)将lg的W03加入到10mL、1.5mol/L的K0H水溶液中得到溶液A ；
[0034]2)向溶液A中加入到浓度为0.579g/mL的KC1水溶液，混合均匀，得到溶液B ;其中，溶液B中含有的W和K的摩尔比为1:40 ；
[0035]3)用浓度为2mol/L的盐酸将溶液B的pH值调节至6，控制填充比为60%，在水热反应釜中于200°C下水热处理12h，得到含沉淀的反应液；将反应液过滤分离出其中的沉淀，然后将沉淀洗涤、干燥，得到丝状隧道型钨酸钾微晶。
[0036]本实例所得到的钨酸钾丝状直径为0.05um,长度为1.5um。
[0037]实施例5:
[0038]1)将lg的W03加入到lmL、3mol/L的K0H水溶液中得到溶液A ；
[0039]2)向溶液A中加入到浓度为0.45g/mL的KC1水溶液，混合均匀，得到溶液B ;其中，溶液B中含有的W和K的摩尔比为1:60 ；
[0040]3)用浓度为3mol/L的盐酸将溶液B的pH值调节至3，控制填充比为70%，在水热反应釜中于140°C下水热处理24h，得到含沉淀的反应液；将反应液过滤分离出其中的沉淀，然后将沉淀洗涤、干燥，得到丝状隧道型钨酸钾微晶。
[0041]实施例6:
[0042]1)将lg的W03加入到7mL、2mol/L的K0H水溶液中得到溶液A ；
[0043]2)向溶液A中加入到浓度为0.45g/mL的KC1水溶液，混合均匀，得到溶液B ;其中，溶液B中含有的W和K的摩尔比为1:60 ；
[0044]3)用浓度为2.5mol/L的盐酸将溶液B的pH值调节至4，控制填充比为65%，在水热反应釜中于220°C下水热处理6h，得到含沉淀的反应液；将反应液过滤分离出其中的沉淀，然后将沉淀洗涤、干燥，得到丝状隧道型钨酸钾微晶。
[0045]由图1可以看出，本发明制得的丝状隧道型钨酸钾微晶的XRD衍射图谱可以清晰的反映出由本发明制得的K1(lW12041.11H20粒子呈现隧道型结构；通过扫描电镜照片图2可以看出，该隧道型结构的K1(lW12041.11Η20粒子形貌为丝状，单根丝状直径为0.03?0.1 μ m,长度为0.2?2 μ m。
【权利要求】
1.一种丝状隧道型钨酸钾，其特征在于:其表达式为KltlW12O41.IIH2O,单根丝状隧道型钨酸钾的直径为0.03?0.1 μ m,长度为0.2?2 μ m。
2.一种如权利要求1所述的丝状隧道型钨酸钾的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)将WO3加入到1.5?3mol/L的KOH水溶液中得到溶液A ； 2)向溶液A中加入到浓度为0.233?0.579g/mL的KCl水溶液，混合均匀，得到溶液B;其中，溶液B中含有的W和K的摩尔比为(I:20)?(I:60)； 3)将溶液B的pH值调节至3?6，在水热反应釜中于140?220°C下水热处理6?24h，得到含沉淀的反应液；将反应液过滤分离出其中的沉淀，然后将沉淀洗涤、干燥，得到丝状隧道型钨酸钾微晶。
3.根据权利要求2所述的丝状隧道型钨酸钾的制备方法，其特征在于:所述的步骤I)中每克WO3中加入5?1mL的KOH水溶液。
4.根据权利要求2所述的丝状隧道型钨酸钾的制备方法，其特征在于:所述的步骤3)中PH值调节是采用浓度为2?3mol/L的盐酸。
5.根据权利要求2所述的丝状隧道型钨酸钾的制备方法，其特征在于:所述的步骤3)水热反应釜的填充比为60?70%。
【文档编号】B82Y30/00GK104261475SQ201410469280
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】曹丽云, 李雯, 孔新刚, 黄剑锋, 费杰, 李翠艳, 欧阳海波, 卢靖, 李嘉胤, 介燕妮 申请人:陕西科技大学