一種二硫化鎢/二氧化鈦復(fù)合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及潤(rùn)滑劑與光催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種二硫化鎢/二氧化鈦復(fù) 合物及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 二氧化鈦是最常用的光催化劑之一，其在光催化領(lǐng)域具有不可替代的優(yōu)勢(shì)；最近 研究表明二氧化鈦還具有一定的潤(rùn)滑性能，可以用作潤(rùn)滑添加劑。二氧化鈦與其它無機(jī)添 加劑如二硫化鉬復(fù)合后其催化與潤(rùn)滑性能還會(huì)進(jìn)一步提升，因此通過化學(xué)法合成二氧化鈦 的復(fù)合物是提升其催化與潤(rùn)滑性能的重要途徑之一（Tribology Letters，2011，43 :77-87 ; Journal of Materials Science, 2010,45 :2640-2648)〇
[0003] 二硫化鎢與二硫化鉬性能相似，既具有優(yōu)異的潤(rùn)滑性能，還具有優(yōu)異的催化性能， 一直倍受人們的關(guān)注。雖然二硫化鎢性能優(yōu)異，但在許多場(chǎng)合下其性能仍需要進(jìn)一步提升， 與其它無機(jī)物組成復(fù)合物是提升其性能的方法之一。
[0004] 二硫化鎢/二氧化鈦復(fù)合物有機(jī)結(jié)合了二硫化鎢與二氧化鈦兩種組分的優(yōu)點(diǎn)，兩 種組分間存在協(xié)同潤(rùn)滑與協(xié)同催化功能，因而開發(fā)二硫化鎢/二氧化鈦復(fù)合物具有廣泛的 應(yīng)用前景。通過化學(xué)合成法，利用強(qiáng)酸活化二氧化鈦表面，硫化物水解產(chǎn)生H 2S來硫化鉬酸 鹽，最后通過煅燒脫硫后可獲得二硫化鉬/二氧化鈦復(fù)合物（中國(guó)專利201010524516. 8)。 但是通過上述方法很難制備出二硫化鎢/二氧化鈦復(fù)合物，主要是因?yàn)殒u酸鹽在酸性條件 下易生成鎢酸或鎢的氧化物（中國(guó)專利201210078592. X)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的之一在于提供一種性能優(yōu)越 的二硫化鎢/二氧化鈦復(fù)合物，為實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：
[0006] -種二硫化鎢/二氧化鈦復(fù)合物，由二硫化鎢和二氧化鈦相互分散均勻形成層狀 結(jié)構(gòu)，復(fù)合物中二氧化鈦、二硫化鎢分別以銳鈦礦晶型、六方2H晶型存在，二硫化鎢微粒呈 層片狀，在二硫化鎢微粒表面堆積的團(tuán)簇體為二氧化鈦。
[0007] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種二硫化鎢/二氧化鈦復(fù)合物的制備方法，為實(shí)現(xiàn) 該目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：
[0008] -種二硫化鎢/二氧化鈦復(fù)合物的制備方法，利用強(qiáng)酸性溶液活化二氧化鈦表 面，同時(shí)鎢酸鹽與酸發(fā)生反應(yīng)，生成的鎢酸（水合氧化鎢）沉淀與活化的二氧化鈦表面作 用，形成混合均勻的鎢酸/二氧化鈦復(fù)合物，再將該復(fù)合物與單質(zhì)硫混合并加熱硫化使氧 化鎢轉(zhuǎn)變?yōu)槎蚧u，接著再加熱煅燒脫硫，最后冷卻獲得二硫化鎢/二氧化鈦復(fù)合物。
[0009] 具體的，二硫化鎢/二氧化鈦復(fù)合物的制備方法，步驟如下：
[0010] ①、按如下配比準(zhǔn)備原料
[0011] 鎢酸鹽與二氧化鈦的質(zhì)量比為1 : 0· 01~100 ;
[0012] 鎢酸鹽與單質(zhì)硫的質(zhì)量比為1 : 0. 2~20 ;
[0013] 鎢酸鹽與水的質(zhì)量比為1 : 10~10000 ;
[0014] ②、將鎢酸鹽與二氧化鈦置于水中，加熱至0~100°C，用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至小于或 等于1，通過共沉淀反應(yīng)得到鎢酸/二氧化鈦復(fù)合物，過濾、洗滌與干燥后與足量的單質(zhì)硫 混合，然后放入N2或稀有氣體保護(hù)氣氛中加熱硫化，接著加熱煅燒脫硫，將沒有反應(yīng)的單 質(zhì)硫蒸發(fā)去除，最后經(jīng)冷卻得到二硫化鎢/二氧化鈦復(fù)合物。
[0015] 作為本發(fā)明的二硫化鎢/二氧化鈦復(fù)合物的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述鎢酸鹽 為鎢酸鈉、鎢酸銨和鎢酸鉀中至少一種。加熱硫化溫度為250~445°C，加熱硫化時(shí)間為5~ 200分鐘。煅燒脫硫溫度為446~1000°C，煅燒脫硫時(shí)間為5~200分鐘。
[0016] 二硫化鎢/二氧化鈦復(fù)合物的制備方法，按照如下過程進(jìn)行反應(yīng)：
[0017] 步驟一（表面活化、沉淀反應(yīng)）：
[0018]
[0019] WO42 +2H++Ti02^ H2WO4 (WO3 · H2O)/TiO2 I
[0020] 步驟二（保護(hù)氣氛中加熱，以N2為例，250-445°C ):
[0023] 步驟三（保護(hù)氣氛中加熱蒸發(fā)去除沒有反應(yīng)的硫，以N2為例，446-1000°C );[0024]
[0021]
[0022]
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在：
[0026] 1)、二硫化鎢/二氧化鈦復(fù)合物由二硫化鎢和二氧化鈦相互分散均勻形成層狀結(jié) 構(gòu)，復(fù)合物中二氧化鈦、二硫化鎢分別以銳鈦礦晶型、六方2H晶型存在，二硫化鎢微粒呈層 片狀，在二硫化鎢微粒的表面堆積的團(tuán)簇體為二氧化鈦。該二硫化鎢/二氧化鈦復(fù)合物是 利用二硫化鎢和二氧化鈦的協(xié)同潤(rùn)滑與協(xié)同催化效應(yīng)，可以充分發(fā)揮兩種組分的潤(rùn)滑性能 與催化性能，進(jìn)而使其在已知或未知領(lǐng)域具有更為廣泛地應(yīng)用。
[0027] 2)、本發(fā)明的制備方法避開了直接合成硫化鎢/二氧化鈦復(fù)合物前驅(qū)體，再通過 加熱脫硫獲得所需要的復(fù)合物，而是先合成出鎢酸/二氧化鈦復(fù)合物前驅(qū)體，再通過高溫 硫化，最終獲得在潤(rùn)滑與催化領(lǐng)域存在良好應(yīng)用前景的二硫化鎢/二氧化鈦復(fù)合物。
[0028] 3)、二硫化鎢/二氧化鈦復(fù)合物的制備方法既能夠降低合成成本，縮短合成時(shí)間， 還可以提高二硫化鎢和二氧化鈦組分之間的分散性，以進(jìn)一步提高該復(fù)合物的潤(rùn)滑性能與 催化性能。制備工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)快速，反應(yīng)條件易于控制，生產(chǎn)成本低，適合批量生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0029] 圖1是通過本發(fā)明提供的方法合成的二硫化鎢/二氧化鈦復(fù)合物的粉末X射線衍 射圖譜。
[0030] 根據(jù)編號(hào)為841398與894921的PDF卡片，所有主要衍射峰均可索引到二硫化鎢 或二氧化鈦，表明已經(jīng)成功合成出二硫化鎢/二氧化鈦復(fù)合物。復(fù)合物中與二氧化鈦相關(guān) 的衍射峰與894921號(hào)PDF卡片所載銳鈦礦型二氧化鈦的衍射數(shù)據(jù)一致，表明二氧化鈦以銳 鈦礦型存在于復(fù)合物中；二硫化鎢則與841398號(hào)PDF卡所載的六方2H型二硫化鎢一致，表 明二硫化鎢是典型的2H層狀結(jié)構(gòu)。
[0031] 圖2是通過本發(fā)明提供的方法合成的二硫化鎢/二氧化鈦復(fù)合物的掃描電子顯微 鏡照片，圖3是圖2的高倍率照片。
[0032] 通過圖2和圖3