一種三維分級結(jié)構(gòu)三氧化鉬微球的制備方法
【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，尤其涉及三維分級結(jié)構(gòu)花球狀三氧化鉬微球的制備方法。
【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[MoO 6]八面體為基本結(jié)構(gòu)單元，共角、形成鏈連接，每兩個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、光催化以及氣敏等特性隨著科技的發(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，甚至不能滿足自身性能的需要。近幾年，尺寸更小，比表面積更大的納米三氧化鉬已經(jīng)成為科研工作者研宄的重點(diǎn)。由于納米材料表現(xiàn)出的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)以及量子隧道效應(yīng)等性能，使得納米三氧化鉬在電池電極材料、催化劑、平板顯示器、阻煙劑、傳感器、光致發(fā)光顯色材料等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]改善MoO3的電化學(xué)性能的方法有很多，如結(jié)構(gòu)修飾、包覆、摻雜等。另一種改善材料的有效手段是使材料的尺寸達(dá)到納米級，因?yàn)椴牧系某叽缭叫?，電子和鋰離子在材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)移路徑也越短，同時(shí)受到的阻力以及引起的材料結(jié)構(gòu)的變化也越?。涣硪环矫婺茉龃蠛碗娊庖褐g的接觸面積，在鋰離子電池材料領(lǐng)域有更強(qiáng)的競爭力。
[0004]不同尺寸和形貌的氧化鉬已經(jīng)通過不同的方法被制備出。Liu等(Liu J J,Sasidharan Mj Liu Dj Yokoyama Y，Yusa S，NakashimaK.MoO3 and WO3 hollownanospheres assembled with polymeric micelles [J].Materials Letters, 2012，66( I ): 25.)以鉬酸鈉和高分子膠團(tuán)(PS-PMAP-TAC-PE0)為原料，采用模板法，制備出平均直徑42 nm的此03空心球。但是需要去除模板，方法較復(fù)雜。Ramana等(RamanaC V, Atuchin V V, Troitskaia I B, Gromilov S A, Ko-strovsky V G, Saupe G B.Low temperature fabricat1n of hexa—gon shaped h_Mo03 nanorods and its phasetransformat1n [J].Solid State Communicat1ns, 2009, 149 ( I ): 6.)以鉬酸錢為鉬源，采用低溫液相法和超聲分解法制備出直徑50?100 nm的六方相MoO3納米棒。孫曉紅等(孫曉紅，秦茜茜，武夢姣，楊以娜，張思敏，關(guān)東齊來，鄭春明，一種低溫水熱制備三氧化鉬納米棒材料的方法[P].中國專利:CN201410022412.5，2014-05-28)制備出了三氧化鉬納米棒產(chǎn)品。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。但是，上述制備方法工藝復(fù)雜，效率低，純度不高，且還沒有有關(guān)三維分級結(jié)構(gòu)花球狀三氧化鉬微球的制備方法的相關(guān)報(bào)道。因此，探索新的形貌，大的比表面積的三維分級結(jié)構(gòu)三氧化鉬材料是一個值得去努力研宄的方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種三維分級結(jié)構(gòu)花球狀三氧化鉬微球的制備方法，本方法成本低，生產(chǎn)工藝簡單，產(chǎn)率高，無環(huán)境污染，易于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。所得三維結(jié)構(gòu)花球狀氧化鉬微球形貌規(guī)整，可用于化工催化、光催化、氣敏傳感器等領(lǐng)域。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為:在一定濃度的鉬酸鈉與硫脲混合溶液中，加入一定摩爾比的檸檬酸，充分混合，將混合溶液密封于高壓釜中，在特定的溫度下水熱反應(yīng)一定時(shí)間，離心分離，洗滌，干燥，空氣中置于馬弗爐中煅燒即可得到具有三維分級結(jié)構(gòu)花球狀的三氧化鉬微球。其具體步驟如下:
(1)稱取一定量的鉬酸鈉和硫脲，溶于去離子水中，其中鉬酸鈉的濃度0.02-0.04摩爾/升，硫脲的濃度0.10-0.15摩爾/升，且鉬酸鈉和硫脲的摩爾比為4:15 ;
(2)向步驟(I)所得混合溶液中加入檸檬酸作為添加劑，其中檸檬酸與鉬酸鈉的摩爾比為0.8-1.2，室溫下磁力攪拌，混合均勻；
(3)將步驟(2)中所得混合溶液移至內(nèi)襯為聚四氟乙烯的水熱反應(yīng)釜中，在180-220°C溫度下，進(jìn)行水熱反應(yīng)18-24小時(shí)，再將水熱反應(yīng)后的產(chǎn)物利用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，并用去離子水和乙醇對所得固體產(chǎn)物進(jìn)行多次洗滌；
(4)將步驟(3)所得固體產(chǎn)物放置于干燥箱中，60°C干燥24小時(shí)，然后置于氧化鋁坩禍放入馬弗爐，在400°C下熱處理2-4小時(shí)，得到具三維分級結(jié)構(gòu)花球狀三氧化鉬微球。
[0007]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，主要有以下效果:
(1)本發(fā)明以去離子水為溶劑，在高壓釜中水熱反應(yīng)，且采用簡單便宜的檸檬酸為添加劑，不需要昂貴的表面活性劑，成本低廉；
(2)本發(fā)明在制備過程中的各個步驟都不產(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；
(3)本發(fā)明方法簡單，操作方便，生產(chǎn)用設(shè)備簡易，易于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)；
(4)本發(fā)明制備的三維結(jié)構(gòu)花球狀氧化鉬微球形貌規(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】
[0008]圖1為實(shí)施例1中三維分級結(jié)構(gòu)花球狀二硫化鉬微球的X射線衍射圖譜圖2為實(shí)施例1中三維分級結(jié)構(gòu)花球狀三氧化鉬微球的X射線衍射圖譜
圖3為實(shí)施例1中三維分級結(jié)構(gòu)花球狀二硫化鉬微球的FESEM圖片圖4為實(shí)施例1中三維分級結(jié)構(gòu)花球狀三氧化鉬微球的FESEM圖片圖5為實(shí)施例1中三維分級結(jié)構(gòu)花球狀三氧化鉬微球的FESEM圖片圖6為實(shí)施例2中三維分級結(jié)構(gòu)花球狀三氧化鉬微球的FESEM圖片【具體實(shí)施方式】:
實(shí)施例1
(1)稱取一定量的鉬酸鈉和硫脲，溶于去離子水中，其中鉬酸鈉的濃度0.03摩爾/升，硫脲的濃度0.112摩爾/升，且鉬酸鈉和硫脲的摩爾比為4:15 ;
(2)向步驟(I)所得混合溶液中加入檸檬酸作為添加劑，其中檸檬酸與鉬酸鈉的摩爾比為I，室溫下磁力攪拌，混合均勻； (3)將步驟(2)中所得混合溶液移至內(nèi)襯為聚四氟乙烯的水熱反應(yīng)釜中，在200°C溫度下，進(jìn)行水熱反