一种微乳液制备纳米三氧化钨的方法技术

一种微乳液制备纳米三氧化钨的方法，属于纳米材料技术领域。本发明专利技术是先制备非水组分的微乳液体系，再在微乳区制备钨酸钠微乳液和浓盐酸微乳液，然后将其混合进行反应，最后经破乳、沉淀洗涤、煅烧而成。由于本发明专利技术具有通用性强，反应条件温和，所需设备简单，操作简便，原材料易购，便于工业化生产。采用本发明专利技术制得的ＷＯ３粉体的粒度小、粒径分布范围窄等特点。故可广泛应用于制备ＮＯＸ、Ｈ２Ｓ、ＮＨＸ等多种高品质的气敏材料，亦可广泛用作太阳能吸收材料。

【技术实现步骤摘要】
一种微乳液制备纳米三氧化钨的方法一 
本专利技术属于纳米材料
，特别涉及纳米三氧化钨材料的制备方法。二 
技术介绍
20世纪80年代以来，纳米材料已成为凝聚态物理学和材料科学的一个新的课题。作为过渡金属的化合物，纳米三氧化钨(WO3)则因具有较大的比表面，表面效应显著，广泛用于各种气敏材料上，已成为许多高品质的气敏材料不可缺少的基材之一。此外，纳米WO3对电磁波有很强的吸收能力，在太阳能利用上也可作优良的吸收材料。同时，纳米材料的制备方法也成为了纳米技术研究的重点和热点。目前纳米三氧化钨材料制备方法，主要有溶胶—凝胶法，共沉淀法，微乳液法，物理沉积法等方法上。而微乳液法因工艺简单而成为近年发展起来制备纳米材料的方法已受到广泛的重视。微乳液法是利用在微乳液的液滴中(即微型反应器)的化学反应生成固体以制得所需的纳米粒子，可以控制微乳液的液滴中水体积及各种反应物浓度来控制成核的生长，以获得各种粒径的单分散纳米粒子。如《合成化学》第5卷第1期《微乳法制备纳米级WO3粉体》文献中，采用非离子表面活性剂聚乙烯醇和十二酰二乙醇胺为表面活性剂，二甲苯为油相，钨酸铵为水相的微乳液体系来制备纳米WO3粉体。但因其使用的非离子表面活性剂价格昂贵，不易购买，生产成本高，所制得的微乳液体系通用性不强，影响推广使用。三 
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有微乳液法制备纳米WO3方法的不足之处，提供一种微乳液制备纳米三氧化钨的方法，主要具有原料易得，体系通用性强，WO3颗粒粒径较小并具强可控性；同时使纳米三氧化钨颗粒粒径分布较窄，具有良好的表面效应等特点。本专利技术的目的是这样实现的：一种微乳液制备纳米三氧化钨的方法，选微乳液体系的非水组分：油相为正辛烷，表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，助表面活性剂为正丁醇。将上述组分混合，配制一系列的不同比例的微乳液体系，再在微乳区域选出合适的比例配制钨酸钠微乳液和浓盐酸微乳液。然后将钨酸钠微乳液和浓盐酸微乳液混合均匀，在一定温度和一定搅拌速度下，进行反应，生成钨酸微乳液；最后将反应液破乳处理得到钨酸沉淀，再经煅烧生成所需三氧化钨粉体材料。其具体的方法步骤如下：-->(1)配制微乳液非水组分体系在10～60℃温度下，体系中的各非水组分按CTAB表面活性剂∶正辛烷油相∶正丁醇助表面活性剂的质量比为1∶3～7∶1～4的比例混合搅拌均匀，配制出微乳液非水组分体系。(2)制备钨酸钠微乳液①配制钨酸钠水溶液将钨酸钠溶入水相中，搅拌均匀，制备出浓度为0.05～0.10g/ml的钨酸钠水溶液。②制备钨酸钠微乳液先将第(2)-①步制备的钨酸钠水溶液与第(1)步配制的微乳液非水组体系混合，搅拌均匀。混合后各组分的质量比为CTAB表面活性剂∶正辛烷油相∶正丁醇助表面活性剂∶钨酸钠水溶液为1∶3～7∶1～4∶0.45～0.7。再在温度为20～60℃下进行超声乳化，超声频率为15～50KHZ，乳化时间为2～30min，就制备出透明的钨酸钠微乳液。(3)制备浓盐酸微乳液先在第(1)步配制的微乳液非水组分体系中加入浓盐酸混合并搅拌均匀，混合后各组分的质量比为CTAB表面活性剂∶正辛烷油相∶正丁醇助表面活性剂∶浓盐酸为1∶3～7∶1～4∶0.4～1。再在20～60℃温度下进行超声乳化，超声频率为15～50KHZ，乳化时间为2～30min，就制备出浓盐酸微乳液。(4)制备钨酸微乳液在第(2)、(3)步完成后，按第(3)步制备的浓盐酸微乳液：第(2)步制备制备的钨酸钠微乳液的质量比为1∶2.5～4，混合搅拌进行反应，反应温度为20～80℃，搅拌速度为500～1500r/min，反应时间为5～50h，制备出黄色钨酸微乳液。(5)破乳在第(4)步完成后，在第(4)步制备出的钨酸微乳液中，加入相当于钨酸微乳液总质量的100～240％的水和5～125％的乙醇，在温度为60～90℃下搅拌，进行破乳并沉淀后，将沉淀滤出，弃滤液。(6)洗涤将第(5)步破乳完成后滤出的沉淀，用相当于沉淀物5～100倍体积的无水丙酮，洗涤2～10次并沉淀，收集洗净后的WO3沉淀，这既有利于环保又节约成本。(7)煅烧-->将第(6)步收集洗净后的WO3沉淀进行煅烧，其煅烧温度为200～600℃，煅烧时间为2～10h。煅烧所得粉体即为产品纳米WO3粉体。本专利技术的微乳液制备纳米三氧化钨的方法，是利用微反应器原理，在制备过程中，通过微乳液体系各组分的选择，调节体系的溶液浓度，搅拌速率，反应温度，水的含量，煅烧温度能直接控制产品形貌，晶型和粒径大小及分布，故产品的粒径可控性强。本专利技术的微乳液体系配方及制备方法通用性强，反应条件温和，所需设备仪器简单易得，操作简便；本专利技术微乳液中的主要构成组分CTAB为一种常见阳离子表面活性剂，亲水亲油比值(HLB)在16左右，正丁醇，正辛烷均为常见药品，市面上易购，便于工业化生产。采用本专利技术所得的三氧化钨粉体具有粒度较小，颗粒粒径分布范围窄等特点，为一种制备高质量，小粒径的纳米三氧化钨的有效方法。采用本专利技术方法制备出的纳米三氧化钨粉体，可广泛应用于制备NOX、H2S、NH3等多种高品质的气敏材料，亦可广泛用作太阳能吸收材料，有利于太阳能的充分利用四 附图说明：图1为本实施例1制得的纳米三氧化钨粉体的、标尺为210nm的透射电镜照片图；图2为图1的底片扫描图。五 具体实施方式下面结合具体实例，进一步说明本专利技术：实施例1  一种微乳液制备纳米三氧化钨的方法，其具体的方法步骤如下：(1)配制微乳液非水组分体系在25℃温度下，体系中的各非水组分按CTAB表面活性剂∶正辛烷油相∶正丁醇助表面活性剂的质量比为1∶4.5∶2的比例混合搅拌均匀，配制出微乳液非水组分体系。(2)制备钨酸钠微乳液①配制钨酸钠水溶液将钨酸钠溶入水相中，搅拌均匀，制备出浓度为0.06g/ml的钨酸钠水溶液。②制备钨酸钠微乳液先将第(2)-①步制备的钨酸钠水溶液与第(1)步配制的微乳液非水组体系混合，搅拌均匀。混合后各组分的质量比为CTAB表面活性剂∶正辛烷油相∶正丁醇助表面活性剂∶钨酸钠水溶液为1∶4.5∶2∶0.54。再在温度为25℃下进行超声乳化，超声频率为40KHZ，乳化时间为5min，就制备出透明的钨酸钠微乳液。(3)制备浓盐酸微乳液-->先在第(1)步配制的微乳液非水组分体系中加入浓盐酸混合并搅拌均匀，混合后各组分的质量比为CTAB表面活性剂∶正辛烷油相∶正丁醇助表面活性剂∶浓盐酸为1∶4.5∶2∶0.62。再在温度为25℃下进行超声乳化，超声频率为40KHZ，乳化时间为5min，就制备出浓盐酸微乳液。(4)制备钨酸微乳液在第(2)、(3)步完成后，按第(3)步制备的浓盐酸微乳液：第(2)步制备制备的钨酸钠微乳液的质量比为1∶3，混合搅拌进行反应，反应温度为45℃，搅拌速度为1000r/min，反应时间为8h，制备出黄色钨酸微乳液。(5)破乳在第(4)步完成后，在第(4)步制备出的钨酸微乳液中，加入相当于钨酸微乳液总质量的150％的水和10％的乙醇，在温度为80℃下搅拌，进行破乳并沉淀后，将沉淀滤出，弃滤液。(6)洗涤将第(5)步破乳完成后滤出的沉淀，用相当于沉淀物10倍体积的无水丙酮，洗涤5次并沉淀，收集洗净的WO3沉淀，这既有利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微乳液制备纳米三氧化钨的方法，其特征在于其具体的方法步骤如下：（１）配制微乳液非水组分体系在１０～６０℃温度下，体系中的各非水组分按ＣＴＡＢ表面活性剂∶正辛烷油相∶正丁醇助表面活性剂的质量比为１∶３～７∶１～４的比例混合搅拌均匀；（２）制备钨酸钠微乳液①配制钨酸钠水溶液将钨酸钠溶入水相中，搅拌均匀，制备出浓度为０．０５～０．１０ｇ／ｍｌ的钨酸钠水溶液；②制备钨酸钠微乳液先将第（２）－①步制备的钨酸钠水溶液与第（１）步配制的微乳液非水组体系混合，搅拌均匀，混合后各组分的质量比为ＣＴＡＢ表面活性剂∶正辛烷油相∶正丁醇助表面活性剂∶钨酸钠水溶液为１∶３～７∶１～４∶０．４５～０．７，再在温度为２０～６０℃下进行超声乳化，超声频率为１５～５０ＫＨＺ，乳化时间为２～３０ｍｉｎ；（３）制备浓盐酸微乳液先在第（１）步配制的微乳液非水组分体系中加入浓盐酸混合并搅拌均匀，混合后各组分的质量比为ＣＴＡＢ表面活性剂∶正辛烷油相∶正丁醇助表面活性剂∶浓盐酸为１∶３～７∶１～４∶０．４～１，再在２０～６０℃温度下进行超声乳化，超声频率为１５～５０ＫＨＺ，乳化时间为２～３０ｍｉｎ；（４）制备钨酸微乳液在第（２）、（３）步完成后，按第（３）步制备的浓盐酸微乳液：第（２）步制备制备的钨酸钠微乳液的质量比为１∶２．５～４，混合搅拌进行反应，反应温度为２０～８０℃，搅拌速度为５００～１５００ｒ／ｍｉｎ，反应时间为５～５０ｈ；（５）破乳在第（４）步完成后，在第（４）步制备出的钨酸微乳液中，加入相当于钨酸微乳液总质量的１００～２４０％的水和５～１２５％的乙醇，在温度为６０～９０℃下搅拌，进行破乳并沉淀后，将沉淀滤出，弃滤液；（６）洗涤将第（５）步破乳完成后滤出的沉淀，用相当于沉淀物５～１００倍体积的无水丙酮，洗涤２～１０次并沉淀，收集洗净后的ＷＯ↓［３］沉淀；（７）煅烧将第（６）步收集洗净后的ＷＯ↓［３］沉淀进行煅烧，其煅烧温度为２００～６００℃，煅烧时间为２～１０ｈ。...

【技术特征摘要】
1一种微乳液制备纳米三氧化钨的方法，其特征在于其具体的方法步骤如下：(1)配制微乳液非水组分体系在10～60℃温度下，体系中的各非水组分按CTAB表面活性剂∶正辛烷油相∶正丁醇助表面活性剂的质量比为1∶3～7∶1～4的比例混合搅拌均匀；(2)制备钨酸钠微乳液①配制钨酸钠水溶液将钨酸钠溶入水相中，搅拌均匀，制备出浓度为0.05～0.10g/ml的钨酸钠水溶液；②制备钨酸钠微乳液先将第(2)-①步制备的钨酸钠水溶液与第(1)步配制的微乳液非水组体系混合，搅拌均匀，混合后各组分的质量比为CTAB表面活性剂∶正辛烷油相∶正丁醇助表面活性剂∶钨酸钠水溶液为1∶3～7∶1～4∶0.45～0.7，再在温度为20～60℃下进行超声乳化，超声频率为15～50KHZ，乳化时间为2～30min；(3)制备浓盐酸微乳液先在第(1)步配制的微乳液非水组分体系中加入浓盐酸混合并搅拌均匀，混合后各组分的质量比为CTAB表面活性剂∶正辛烷油相∶正丁醇助表面活性剂∶浓盐酸为1∶3～7∶1～4∶0.4～1，再在20～60℃温度下进行超声乳化，超声频率为15～50KHZ，乳化时间为2～30min；(4)制备钨酸微乳液在第(2)、(3)步完成后，按第(3)步制备的浓盐酸微乳液∶第(2)步制备制备的钨酸钠微乳液的质量比为1∶2.5～4，混合搅拌进行反应，反应温度为20～80℃，搅拌速度为500～1500r/min，反应时间为5～50h；(5)破乳在第(4)步完成后，在第(4)步制备出的钨酸微乳液中，加入相当于钨酸微乳液总质量的100～240％的水和5～125％的乙醇，在温度为60～90℃下搅拌，进行破乳并沉淀后，将沉淀滤出，弃滤液；(6)洗涤将第(5)步破乳完成后滤出的沉淀，用相当于沉淀物5～100倍体积的无水丙酮，洗涤2～10次并沉淀，收集洗净后的WO3沉淀；(7)煅烧将第(6)步收集洗净后的WO3沉淀进行煅烧，其煅烧温度为200～600℃，煅烧时间为2～10h。2按照权利要求1所述的一种微乳液制备纳米三氧化钨的方法，其特征在于一种微乳液制备纳米三氧化钨的方法，其具体的方法步骤如下：(1)配制微乳液非水组分体系在25℃温度下，体系中的各非水组分按CTAB表面活性剂∶正辛烷油相∶正丁醇助表面活性剂的质量比为1∶4.5∶2的比例混合搅拌均匀；(2)制备钨酸钠微乳液①配制钨酸钠水溶液将钨酸钠溶入水相中，搅拌均匀，制备出浓度为0.06g/ml的钨酸钠水溶液；②制备钨酸钠微乳液先将第(2)-①步制备的钨酸钠水溶液与第(1)步配制的微乳液非水组体系混合，搅拌均匀，混合后各组分的质量比为CTAB表面活性剂∶正辛烷油相∶正丁醇助表面活性剂∶钨酸钠水溶液为1∶4.5∶2∶0.54，再在温度为25℃下进行超声乳化，超声频率为40KHZ，乳化时间为5min；(3)制备浓盐酸微乳液先在第(1)步配制的微乳液非水组分体系中加入浓盐酸混合并搅拌均匀，混合后各组分的质量比为CTAB表面活性剂∶正辛烷油相∶正丁醇助表面活性剂∶浓盐酸为1∶4.5∶2∶0.62，再在温度为25℃下进行超声乳化，超声频率为40KHZ，乳化时间为5min；(4)制备钨酸微乳液在第(2)、(3)步完成后，按第(3)步制备的浓盐酸微乳液∶第(2)步制备制备的钨酸钠微乳液的质量比为1∶3，混合搅拌进行反应，反应温度为45℃，搅拌速度为1000r/min，反应时间为8h；(5)破乳在第(4)步完成后，在第(4)步制备出的钨酸微乳液中，加入相当于钨酸微乳液总质量的150％的水和10％的乙醇，在温度为80℃下搅拌，进行破乳并沉淀后，将沉淀滤出，弃滤液；(6)洗涤将第(5)步破乳完成后滤出的沉淀，用相当于沉淀物10倍体积的无水丙酮，洗涤5次并沉淀，收集洗净的WO3沉淀；(7)煅烧将第(6)步收集洗净后的WO3沉淀进行煅烧，其煅烧温度为300℃，煅烧时间为6h。3按照权利要求1所述的一种微乳液制备纳米三氧化钨的方法，其特征在于一种微乳液制备纳米三氧化钨的方法，其具体的方法步骤如下：(1)配制微乳液非水组分体系在10℃温度下，体系中的各非水组分按CTAB表面活性剂∶正辛烷油相∶正丁醇助表面活性剂的质量比为1∶5∶4的比例混合搅拌均匀；(2)制备钨酸钠微乳液①配制钨酸钠水溶液将钨酸钠溶入水相中，搅拌均匀，制备出浓度为0.05g/ml的钨酸钠水溶液；②制备钨酸钠微乳液先将第(2)-①步制备的钨酸钠水溶液与第(1)步配制的微乳液非水组体系混合，搅拌均匀，混合后各组分的质量比为CTAB表面活性剂∶正辛烷油相∶正丁醇助表面活性剂∶钨酸钠水溶液为1∶5∶4∶0.7，再在温度为20℃下进行超声乳化，超声频率为15KHZ，乳化时间为30min；(3)制备浓盐酸微乳液先在第(1)步配制的...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯长军，霍丹群，唐一科，刁显珍，董亮，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]