一種空心立方結(jié)構(gòu)三氧化鉬的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無機(jī)先進(jìn)納米材料制備工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及空心立方結(jié)構(gòu)三氧化鉬的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]三氧化鉬(MoO3)是生產(chǎn)金屬鉬不可或缺的中間化合物，是生產(chǎn)鉬粉、鉬化合物及鉬基制品的主要原料。MoO3是由[MoO6]八面體為基本結(jié)構(gòu)單元，共角、形成鏈連接，每兩個(gè)相似的鏈共邊連接形成層狀的MoO3化學(xué)計(jì)量結(jié)構(gòu)，層與層之間由范德華力連接。由于特殊的結(jié)構(gòu)使其具有光致變色、電致變色、光催化以及氣敏等性質(zhì)，因此在合成敏感元件、催化劑、電極材料等方面有特殊的用途。隨著科技的發(fā)展，傳統(tǒng)的三氧化鉬顆粒較粗，已經(jīng)不能滿足制備高性能鉬合金材料的要求。改善MoO3性能的方法有很多，如結(jié)構(gòu)修飾、包覆、摻雜等。其中改善材料比表面積的有效手段是使材料變成空心結(jié)構(gòu)，增大和電解液之間的接觸面積，在鋰離子電池材料領(lǐng)域有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
[0003]研究學(xué)者們通過不懈的努力已經(jīng)制備出不同形貌，尺寸的氧化鉬。唐國鋼等(唐國鋼，李長生，王鳳，欒丹，一種三氧化鉬四方納米片的制備方法[P].中國專利:CN201310589644.4, 2014-03-05)制備了三氧化鉬四方納米片材料。Ramana 等(RamanaC V, Atuchin V V, Troitskaia I B, Gromilov S A, Ko-strovsky V G, Saupe G B.Low temperature fabricat1n of hexagon shaped h_Mo03 nanorods and its phasetransformat1n [J].Solid State Communicat1ns, 2009, 149 ( I ): 6.)米用低溫液相法和超聲分解法制備出六方相厘003納米棒。Liu等(Liu J J, Sasidharan M, Liu D,Yokoyama Y, Yusa S， NakashimaK.MoO3 and WO3 hollow nanospheres assembled withpolymeric micelles [J].Materials Letters, 2012, 66 ( I ): 25.)米用模板法制備出MoO3S心球。雖然已經(jīng)有一些其他氧化物的空心結(jié)構(gòu)被制備出，馬望京等(馬望京，梁慶華，楊新民，李智，史瑤，琚偉，一種空心結(jié)構(gòu)的二氧化錫微納米顆粒的制備方法[P].中國專利:CN201210517494.1，2012-12-05)以無水四氯化錫為錫源，以鹵化銀顆粒模板輔助水熱法反應(yīng)制備空心結(jié)構(gòu)的二氧化錫微納米顆粒。但是，還沒有有關(guān)空心立方結(jié)構(gòu)三氧化鉬制備方法的相關(guān)報(bào)道。因此，探索新的形貌，大的比表面積的空心立方結(jié)構(gòu)三氧化鉬材料是一個(gè)值得去努力研究的方向。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種空心立方結(jié)構(gòu)三氧化鉬的制備方法，本方法成本低，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)率高，無環(huán)境污染，易于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。所得空心立方結(jié)構(gòu)三氧化鉬形貌規(guī)整，可用于化工催化、光催化、氣敏傳感器等領(lǐng)域。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為:第一步以硫酸錳、碳酸氫銨、硫酸銨為原料制備立方碳酸錳模板，第二步以碳酸錳為模板、鉬酸鈉和硫脲為原料制備立方硫化鉬，第三步經(jīng)過酸洗將碳酸錳模板去掉，得到空心立方二硫化鉬，第四步，將空心立方二硫化鉬在一定溫度下煅燒氧化，得到空心立方結(jié)構(gòu)氧化鉬。其具體步驟如下。
[0006]立方碳酸錳的制備
(1)分別稱取5mmol硫酸猛、50 mmol硫酸錢、量取35 ml的乙醇加入350 ml去離子水中配成A溶液；
(2)稱取50mmol碳酸氫錢加入350 ml去離子水中配成B溶液；
(3)將B溶液逐滴緩慢加到A溶液中快速攪拌直至均勻，水浴加熱50°C,9 h ;
(4)取出燒杯，倒掉上清液，對(duì)沉淀分別用去離子水和無水乙醇離心洗滌3次，放入干燥箱內(nèi)60 °C干燥12 h，得到白色粉末狀產(chǎn)品；
立方二硫化鉬的制備
(1)稱取0.4-2.0 g的碳酸錳模板超聲分散到40 ml去離子水中磁力攪拌器上攪拌10
min ；
(2)分別稱取0.6 g的鉬酸鈉和2.5 g L-半胱氨酸加入模板溶液中，超聲10 min ；
(3)將溶液轉(zhuǎn)移至50ml反應(yīng)釜中，在220 °C下保溫24 h ；
(4)待反應(yīng)釜冷卻至室溫，倒掉上清液，將所得到沉淀分別用去離子水和無水乙醇離心洗滌3次，在電熱恒溫干燥箱內(nèi)60 °C干燥12 h，得到黑色粉末狀產(chǎn)品；
空心立方二硫化鉬的制備
(1)用電子天平稱取0.05-0.20 g的上述制備試樣溶解到20-60 ml 1.0moI/L的鹽酸中，常溫下攪拌16-24 h;
(2)將所得到沉淀混合液分別用去離子水和無水乙醇離心洗滌3次，電熱恒溫干燥箱內(nèi)60 °C干燥12 h，得到黑色粉末狀產(chǎn)品；
空心立方氧化鉬的制備
將已制備的空心立方二硫化鉬置于坩禍中，放入馬弗爐中以5-10 °C升至360-400 V保溫2-4 h，得到淡藍(lán)色粉末產(chǎn)品。
[0007]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，主要有以下效果。
[0008](I)本發(fā)明在制備過程中的各個(gè)步驟都不產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，有利于環(huán)境保護(hù)，且水熱反應(yīng)時(shí)間短，效率高。
[0009](2)本發(fā)明制備的空心立方氧化鉬形貌規(guī)整，比表面積大，可用于化工催化、光催化劑氣敏傳感器等領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0010]圖1為實(shí)施例1中碳酸錳模板的X射線衍射圖譜圖2為實(shí)施例1中碳酸錳模板的FESEM圖片圖3為實(shí)施例1中立方二硫化鉬的FESEM圖片圖4為實(shí)施例1中立方空心二硫化鉬的FESEM圖片圖5為實(shí)施例1中立方空心氧化鉬的X射線衍射圖譜圖6為實(shí)施例1中立方空心氧化鉬的FESEM圖片圖7為實(shí)施例2中立方空心氧化鉬的FESEM圖片下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例1
立方碳酸錳的制備
(1)分別稱取5mmol硫酸猛、50 mmol硫酸錢、量取35 ml的乙醇加入350 ml去離子水中配成A溶液；
(2)稱取50mmol碳酸氫錢加入350 ml去離子水中配成B溶液；
(3)將B溶液逐滴緩慢加到A溶液中快速攪拌直至均勻，水浴加熱50°C,9 h ;
(4)取出燒杯，倒掉上清液，對(duì)沉淀分別用去離子水和無水乙醇離心洗滌3次，放入干燥箱內(nèi)60 °C干燥12 h，得到白色粉末狀產(chǎn)品；
立方二硫化鉬的制備
(1)稱取1.0 g的碳酸猛模板超聲分散到40 ml去離子水中磁力攪拌器上攪拌10 min ；
(2)分別稱取0.6 g的鉬酸鈉和2.5 g L-半胱氨酸加入模板溶液中，超聲10 min ；
(3)將溶液轉(zhuǎn)移至50ml反應(yīng)釜中，在220 °C下保溫24 h ；
(4)待反應(yīng)釜冷卻至室溫，倒掉上清液，將所得到沉淀分別用去離子水和無水乙醇離心洗滌3次，在電熱恒溫干燥箱內(nèi)60 °C干燥12 h，得到黑色粉末狀產(chǎn)品；
空心立方二硫化鉬的制備
(1)用電子天平稱取0.05 g的上述制備試樣溶解到40 ml 1.0mol/L的鹽酸中，常溫下攪拌20 h ;
(2)將所得到沉淀混合液分別用去離子水和無水乙醇離心洗滌3次，電熱恒溫干燥箱內(nèi)60 °C干燥12 h，得到黑色粉末狀產(chǎn)品；
空心立方氧化鉬的制備
將已制備的空心立方二硫化鉬置于坩禍中，放入馬弗爐中以8 °C升至400 °C保溫3h，得到淡藍(lán)色粉末產(chǎn)品。
[0012]用實(shí)施例1制備出的立方碳酸錳模板的X射線衍射圖圖譜如圖1所示，采用本發(fā)明所制備的樣品的XRD圖譜的所有衍射峰的位置與國際標(biāo)準(zhǔn)卡片PDF#44-1472相符合，表明所制備的樣品就是碳酸錳，無其他雜質(zhì)。經(jīng)場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡拍攝所得的FESEM圖片，如圖2所示，可以看出碳酸錳的形貌為較均勻的立方體，適合作為模板來進(jìn)行下一步的實(shí)驗(yàn)。
[0013]用實(shí)施例1制備出的立方二硫化鉬經(jīng)場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡拍攝所得的FESEM圖片，如圖3所示，可以看出二硫化鉬以花片狀的形狀很均勻的長在了立方碳酸錳的模板上。第三步的立方空心二硫化鉬經(jīng)場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡拍攝所得的FESEM圖片，如圖4所示，可以清晰的看出里面的模板已經(jīng)被腐蝕掉，且二硫化鉬為立方空心結(jié)構(gòu)。
[0014]用實(shí)施例1制備出的立方空心氧化鉬的X射線衍射圖圖譜如圖5所示，采用本發(fā)明所制備的樣品的XRD圖譜的所有衍射峰的位置與國際標(biāo)準(zhǔn)卡片PDF#35-0609相符合，表明所制備的樣品就是氧化鉬，無其他雜質(zhì)。經(jīng)場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡拍攝所得的FESEM圖片，如圖6所示，可以看出氧化鉬為立方空心結(jié)構(gòu)。
[0015]實(shí)施例2 立方碳酸錳的制備
(I)分別稱取5 mmol硫酸猛、50 mmol硫酸錢、量取35 ml的乙醇加入350 ml去離子水中配成A溶液；
(2)稱取50mmol碳酸氫錢加入350 ml去離子水中配成B溶液；
(3)將B溶液逐滴緩慢加到A溶液中快速攪拌直至均勻，水