專利名稱：一種中空多孔氧化鎢球的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于功能材料的制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種中空多孔氧化鎢球的制備方法。
背景技術(shù)：
氧化鎢具有六方、立方等多種對(duì)稱型結(jié)構(gòu)的η型半導(dǎo)體材料，由于具有優(yōu)異的電致變色、氣致變色和光致變色特色等性能而備受關(guān)注。特別是自1973年發(fā)現(xiàn)鎢的氧化物具有光致變色現(xiàn)象以來，其在信息顯示器件、高敏度光存儲(chǔ)材料及變色玻璃等方面顯示出巨大的應(yīng)用前景，使其制備、結(jié)構(gòu)及光致變色性能等成為國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)之一。特別是納米氧化鎢，因具有巨大的比表面積，其體積效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)顯著，使得它的應(yīng)用領(lǐng)域繼續(xù)擴(kuò)大，可作為太陽能吸收材料、隱形材料、光催化材料以及 NOx, H2S, NH3等的氣敏感材料等。目前制備納米氧化鎢光催化劑的方法有模板法、機(jī)械粉碎法、溶膠-凝膠法、氣相合成法等。其中模板法能制備各種孔徑的納米管，但其制備工序流程長，工藝控制較為嚴(yán)格，因此制備效率及合格率都很低，增加了其制備成本。機(jī)械粉碎法制備設(shè)備簡單，流程短， 但當(dāng)粉體成為納米級(jí)的時(shí)候很容易團(tuán)聚，從而降低其催化性能，同時(shí)納米粉體由于顆粒細(xì)小，回收利用較為困難。溶膠-凝膠法制備的顆粒尺寸分布寬，進(jìn)而影響其應(yīng)用效果，同時(shí)溶膠-凝膠法制備添加有機(jī)物，容易造成環(huán)境污染。氣相合成法包括氣相沉積法和化學(xué)沉積法，氣相合成法可以通過調(diào)整濃度、流速、溫度和組成配比等工藝條件，實(shí)現(xiàn)對(duì)粉體組成、 相貌、尺寸、晶型等的控制，然而由于其對(duì)設(shè)備要求高、制備效率低，從而限制了其應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種制備空心多孔氧化鎢球制備技術(shù)，該方法具有制備設(shè)備簡單、流程短、工藝易控、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，所制備的中空多孔鎢球的比表面積較大。本發(fā)明提供一種中空多孔氧化鎢球制備方法，其特征是采用噴霧干燥與熱處理相結(jié)合方式制備中空多孔氧化鎢球。噴霧干燥所制備的粉體是表面光滑的中空球體，粒徑大部分分布在1-2 μ m，顆粒分散均勻，沒有團(tuán)聚現(xiàn)象，但由于表面光滑，其比表面積較小(比表面積6. 8m2/g，如圖3所示)，其應(yīng)用領(lǐng)域得到一定的限制。本方法通過采用噴霧干燥制備中空球體，然后利用熱處理過程中的氧化鎢各亞晶粒的生長取向不一樣，從而制備出中空多孔氧化鎢球，該工藝制備的中空多孔氧化鎢球的球體大小大部分為1-2 μ m，球之間沒有團(tuán)聚現(xiàn)象，納米氧化鎢顆粒的粒度分布在20-100nm之間，納米顆粒之間存在許多孔洞， 比表面積15-30m2/g。一種中空多孔氧化鎢球制備方法，其特征是采用噴霧干燥與熱處理相結(jié)合方式制備中空介孔氧化鎢球；噴霧干燥采用鎢酸銨、偏鎢酸銨或者鎢酸銨和偏鎢酸銨兩者配制的溶液，溶液濃度為l_200g/L ；鎢酸銨和偏鎢酸銨兩者配制的溶液中鎢酸銨與偏鎢酸銨質(zhì)量比為1 4-4 1 ；熱處理溫度為400-1000°C，保溫時(shí)間為15-180min。
噴霧干燥采用鎢酸銨配制的溶液，其濃度為l_200g/L。本方法采用的鎢源為鎢酸銨，溶劑為水，其濃度控制在l_200g/L。濃度低于lg/L生產(chǎn)效率降低，同時(shí)制備單位氧化鎢的能耗增加，但當(dāng)濃度高于200g/L，由于粉體壁厚，多孔難以生成。噴霧干燥采用偏鎢酸銨配制的溶液，其濃度為l_200g/L，溶劑為水。濃度范圍選取的原因與鎢酸銨相同。噴霧干燥采用鎢酸銨、偏鎢酸銨中的兩種配制的混合溶液，溶劑為水，其總濃度為 l-200g/L。濃度范圍選取的原因與鎢酸銨相同。熱處理溫度為400-1000°C，保溫時(shí)間為15-180min，溫度低于400°C亞晶生長速度緩慢，多孔較難生成；但當(dāng)溫度高于1000°c，由于亞晶生長速度過快，對(duì)氧化鎢納米顆粒難以控制，容易得到顆粒粗大的氧化鎢顆粒，降低其比表面積。保溫時(shí)間低于15min，亞晶生長不完全；但當(dāng)保溫時(shí)間高于180min，就出現(xiàn)亞晶合并而導(dǎo)致氧化鎢顆粒粗大。


圖1中空多孔氧化鎢球XRD分析結(jié)果圖2熱處理后中空多孔氧化鎢球SEM照片圖3熱處理前噴霧干燥粉體SEM照片
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。選取鎢酸銨作為鎢源，配置一定濃度的水溶液(具體濃度如表1所示)，采用日本東京理化產(chǎn)EYELA SD-1000型噴霧干燥機(jī)噴霧干燥，得到的粉體，進(jìn)口溫度為130°C， 出口溫度95°C，鼓風(fēng)速率0. 7m7min，噴霧壓力IOOkPa,進(jìn)料速度為300ml/h，在合肥科晶 GSL-1600X型管式爐中分解(分解溫度與保溫時(shí)間如表1所示)得到中空多孔氧化鎢球，工藝參數(shù)與結(jié)果如下表1鎢酸銨制備中空多孔鎢球工藝與結(jié)果
權(quán)利要求
1. 一種中空多孔氧化鎢球制備方法，其特征是采用噴霧干燥與熱處理相結(jié)合方式制備中空介孔氧化鎢球；噴霧干燥采用鎢酸銨、偏鎢酸銨或者鎢酸銨和偏鎢酸銨兩者配制的溶液，溶液濃度為l_200g/L ；鎢酸銨和偏鎢酸銨兩者配制的溶液中鎢酸銨與偏鎢酸銨質(zhì)量比為1 4-4 1 ；熱處理溫度為400-1000°C，保溫時(shí)間為15-180min。
全文摘要
一種中空多孔氧化鎢球制備方法屬于功能材料領(lǐng)域。該方法為將鎢酸銨、偏鎢酸銨中的一種或兩種溶于水中攪拌均勻，溶液濃度為1-200g/L，采用噴霧干燥設(shè)備噴霧干燥制備鎢酸銨、偏鎢酸銨或其混合物的中空粉體，將此粉體放入電爐中，加熱至400-1000℃，保溫時(shí)間為15-180min，制得中空多孔鎢球。該方法所需設(shè)備簡單、工藝流程短、制備效率高，是一種簡單易行制備多孔納米氧化鎢球的方法。該工藝制備的中空多孔鎢球的比表面積為15-30m2/g，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C01G41/02GK102161510SQ201110111249
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者劉柏雄, 周美玲, 崔云濤, 左鐵鏞, 李洪義, 王金淑 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)