一种单质钨微纳米粉体的制备方法技术

本发明专利技术属于纳米结构材料与先进功能材料领域，特别涉及一种单质钨微纳米粉体的制备方法。以钨酸基无机－有机混杂层状化合物为前驱体，在非氧化性保护气氛中热解得到钨微纳米粉体。本发明专利技术方法耗时短，２－５小时即可；操作简单、对设备的要求也不高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米结构材料与先进功能材料领域，特别涉及一种单质钨微纳米粉体的制备方法。(二)
技术介绍
钨具有优异的物理性能，如高熔点、高密度、高硬度，同时钨还具有优异的高温强度、高温塑性等，钨及其合金广泛应用于装备制造工业、钢铁工业、电力电气、信息产业、石油化工、航空航天及军工等领域，是现代工业、高新技术应用以及国防中极为重要的材料，在我国国民经济中占有重要的地位。同时，高熔点意味着在钨的块体材料制备时需要高的烧结温度，虽然钨在高温时塑性非常好，但是其具有高的塑脆转变温度，所以在室温下钨是脆性材料，不易加工，为了克服上述困难，研究人员进行了大量的试验，研究发现钨纳米晶材料具有低的烧成温度和低的塑脆转变温度，超细钨粉则是制备纳米材料的关键。已报道的纳米钨粉的制备方法比较多，如机械球磨、激光辐射、电子束诱导沉积、高温还原和模板法等，但这些方法都存在着一些缺点，如耗时长，过程复杂，不易操作等。(三)
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，以克服现有制备方法存在的或耗时长或过程复杂、不易操作的问题。 本专利技术采用的技术方案如下 —种单质钨微纳米粉体的制备方法，以钨酸基无机_有机混杂层状化合物为前驱体，在非氧化性保护气氛中热解得到钨微纳米粉体。 所述的热解条件为于900-130(TC保温2-5h，然后冷却至室温。 进一步，程序升温至900-1300°C ，升温速率为l-l(TC /min。 反应可在程序控制管式炉中进行。 所述的非氧化性保护气氛具体可通过通入非氧化气体实现，如Ar、N2或H2，保护气体流量为10-100ml/min。 具体操作时，可将前驱体放入瓷舟中，瓷舟置于程序可控管式炉中，管为氧化铝管，先抽真空，再通保护气体，以升温速率为l-l(TC /min加热至900-1300°C ，反应2_5h后，自然冷却至室温。得到的单质钨为立方相，颗粒尺寸最小可达到50nm左右。 所述的前驱体钨酸基无机_有机混杂层状化合物可以但不仅限于以下方法得到以钨酸和碳原子数为4-18的直链烷基胺为反应物，在非极性有机溶剂中反应得到。 直链烷基胺与钨酸中钨原子的摩尔比优选为2-30 : l，非极性有机溶剂与烷基胺的体积比优选为1-10 : 1。 反应温度优选为10-40°C，反应时间为3-20h。 所述的钨酸为层状结构W03 xH20或H2W207 xH20， x取值为0. 2_4. 0 ;非极性溶剂3可选择常温下为液态的烷烃。 反应时，保持搅拌状态。反应得到的产物在室温下减压干燥5-24h，干燥所得的白 色固体即为钨酸基无机-有机混杂层状化合物。 本专利技术相对于现有技术，有以下优点 本方法以钨酸基无机_有机混杂层状化合物为前驱体在非氧化性气氛中制备单 质钨微纳米粉体，其原理是利用前驱体热解产生的C还原前驱体中的钨酸。钨酸基无机_有 机混杂层状化合物具有无机层、有机层交替混杂的特点，可以保证钨源和碳源分布均匀，充 分接触，有利于反应的进行，所以本专利技术方法耗时短，2-5小时即可；操作简单、对设备的要 求也不高。附图说明 图i为实施例i中获得的钨酸基无机-有机混杂层状化合物(胺钨酸=io，加 水润湿)的x射线衍射图；图2为实施例i中获得的钨酸基无机-有机混杂层状化合物(胺钨酸=io，加水润湿)的SEM图；图3为实施例1中获得的钨酸基无机-有机混杂层状化合物(胺钨酸=io，加水润湿)的TG-DTA曲线; 图4为实施例1中获得的钨酸基无机_有机混杂层状化合物(胺钨酸=10，加 水润湿)的Ft-IR曲线； 图5为实施例1中的钨酸基无机-有机混杂层状化合物在氩气中于975t:反应5h 所得样品XRD图； 图6为实施例1中的钨酸基无机-有机混杂层状化合物在氩气中于975t:反应5h 所得样品SEM图； 图7为实施例2得到的钨酸基无机_有机混杂层状化合物(胺钨酸=15，加水 润湿)的SEM图； 图8为实施例2中的钨酸基无机_有机混杂层状化合物在氩气中于IOO(TC反应 5h所得样品XRD图； 图9为实施例2中的钨酸基无机_有机混杂层状化合物在氩气中于IOO(TC反应 5h所得样品SEM图； 图10为实施例3得到的钨酸基无机_有机混杂层状化合物(正己胺H2W207 = 10，未加水润湿)的FE-SEM图; 图11为实施例3中的钨酸基无机_有机混杂层状化合物在氩气中于120(TC反应 2h所得样品XRD图； 图12为实施例3中的钨酸基无机_有机混杂层状化合物在氩气中于120(TC反应 2h所得样品SEM图。具体实施例方式以下以具体实施例来说明本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不限于此 以下实施例中所用仪器为X射线衍射分析(XRD):北京普析通用；场发射扫描电子显微镜(FE-SEM) :JE0M-6700F(日本)；扫描电子显微镜(SEM) :QUANTA-200 (荷兰)；红外 光谱仪BruckVector22 ;微机差热天平WCT-2C。 实施例1 称取10g H2W04，放入1000ml锥形瓶中，加2ml蒸馏水润湿，称取52g正辛胺 (0. 4mol，66ml) ，360g正庚烷(530ml)，将二者混合均匀，将胺和烷的混合溶液加入放钨酸 的锥形瓶中，边加边剧烈搅拌，开始为黄色悬浊液，随着时间的延长，悬浊液的颜色逐渐变 淡，半小时后呈现米黄色，一小时后呈现白色，搅拌24h，静置24h，将白色悬浊液固液分离， 醇洗5次(3000r/min， 10min)，室温减压干燥30h，得到18g白色钨酸基无机_有机混杂层 状化合物样品。 图1为样品的XRD图，低衍射角(2 e < 20° )区域出现的强衍射峰可以归属为 (001)晶面的衍射，表明该产物具有典型的二维层状结构。图2为产物SEM图，可以看出样 品为长约l-2ym，宽厚约liim，厚度不超过lOOnm的片状结构。图3为样品TG-DTA曲线， 从TG图中可以看出，从室温到15(TC由于吸附水脱去失重1. 22%，从15(TC到25(TC，质量 损失25. 11 % ，主要是因为正辛胺的脱附所致，从25(TC到600°C ，质量损失8. 65% ，可能是 因为无机层结构水的脱除和有机物裂解所得的碳燃烧所引起的。从室温到60(TC，共计质 量损失35%，主要是结构水和正辛胺的脱除所致。图4为样品的红外光谱，3429cm—1处的 吸收峰可以看作是0-H的伸縮振动峰，685cm—1的吸收峰对应于0-W-0的振动，3211cm—1的 振动峰对应于N-H集团的弯曲振动峰，甲基(_CH3)和聚亚甲基(_(CH2)n_)的振动峰出现在 2854-2956cm—、另外，在2042cm—1出现了一个微弱的振动峰，证明了 -Ntf+集团和W_0结构尖 端的氧相互作用形成了 R-NH3+. . . -O-W集团。据此可以推知正辛胺嵌入层间是通过_NH2与 层状钨酸层面羟基相互作用而进行的，正辛胺嵌入H2W04层间是基于质子加合的机制，前驱 物层与层之间的相互作用主要是静电引力，正辛胺嵌入层间后主要是以R_NH3+阳离子形式 存在。 称取0. 8830g前驱体，放入瓷舟中，将瓷舟放入程序可控高温管式电炉中，管为氧 化铝管，将氧化铝管两端密封，关闭出气阀和进气阀，打开真空阀抽真空，关闭真本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单质钨微纳米粉体的制备方法，其特征在于，以钨酸基无机－有机混杂层状化合物为前驱体，在非氧化性保护气氛中热解得到钨微纳米粉体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈德良，张锐，王海龙，温合静，范冰冰，关莉，李明亮，侯贤祥，刘钟升，鲍可，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]