[发明专利]一种基于氧化钨为前驱体的钨酸盐的合成方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备领域，具体涉一种以WO₃·0.33H₂O为前驱体的几种不同的钨酸盐系列纳米材料的制备方法。

背景技术

钨酸盐纳米材料在光、电、磁、导体/超导体、催化、以及生物等领域有着广泛的应用前景，近些年来倍受关注。目前，过渡金属钨酸盐材料的合成方法主要包括溶胶凝胶法、共聚物辅助合成法、倒转胶束软模板法、湿化学法以及溶液合成法等。调控制备具有不同形貌的复杂超级结构钨酸盐纳米材料已经成为科研工作者的研究热点。经过检索，未见关于钨酸铁和钨酸钴制备方法的专利；在专利名称为《水热法制备花棒状钨酸秘的方法》（申请号：201310047288，发明人：关卫省）中制备出花棒状钨酸秘，该发明本发明通过超声分散、机械搅拌，先将两种原料均匀混合，然后利用水解反应一步制钨酸铋，上述方法对设备要求高，不适合大规模工业生产；在专利名称为《一种Bi₂WO₆纳米纤维布、制备方法和应用》（申请号：200910055173.2，发明人：王文中）制备出Bi₂WO₆纳米纤维布长度长度百微米，直径为30-400nm，但该方法操作复杂，周期性长；在专利名称为《制备具有可见光活性纳晶Bi₂WO₆粉末光催化材料的水热-热处理方法》（申请号：200510018742.8，发明人：余家国）中制备得到纳米Bi₂WO₆粉末具有可见光活性，该发明通过将原料混合，经过水热处理，最后在通过高温热处理得到最终产物，其中热处理温度要求高，不利于实际生产操作。

本发明利用低温水热法成功制备得到几种不同的钨酸盐纳米材料，该方法新颖，并且简单易行。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种钨酸盐系列纳米光催化材料的低温水热制备方法。

本发明提供了一种钨酸盐系列纳米光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）前驱体的制备：

a、按比例称取钨酸钠（Na₂WO₄·2H₂O）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP-30）溶解到70ml 的去离子水中；在充分搅拌的情况下，将4 mol/L的盐酸溶液缓慢滴加到上述混合溶液中，调节pH为1.0；

b、将上述步骤a得到的混合相装入100 ml聚四氟乙烯高压反应釜，水热反应后，将得到的沉淀物用去离子水洗涤，真空干燥12 h，温度为80℃，得到反应前驱体WO₃·0.33H₂O；

（2）钨酸盐纳米光催化材料的制备：

a、称取步骤（1）制得的前驱体，在磁力搅拌状态下加入到70ml去离子水中，10 min后，称取0.0569 g 氟化铵（NH₄F）加入到上述混合溶液中，充分搅拌，得到溶液A；

b、按不同钨酸盐的化学计量比称取金属离子反应物溶解到3 ml 浓度为4 mol/L 的硝酸（HNO₃）溶液中，得到溶液B；

c、将溶液A和溶液B混合，用25%的氨水（NH₃·H₂O）调节溶液pH值为7.0；

d、将上述步骤c得到的混合相转移到100ml的聚四氟乙烯高压反应釜中，水热反应后，洗涤，干燥得到钨酸盐纳米光催化材料。

所述步骤（1）的a步骤中，钨酸钠的用量为15-25mmol，聚乙烯吡咯烷酮的用量为0.005-0. 015g，最佳方案为钨酸钠20mmol，聚乙烯吡咯烷酮0.01g。

所述步骤（1）的b步骤中，水热反应的温度为120-180℃，反应时间为12-48h，最佳方案为180℃，24h。

所述步骤（2）的b步骤中，金属离子反应物分别为Bi(NO₃)₃·5H₂O、 CoSO₄·7H₂O、FeCl₃·6H₂O，其中，金属离子反应物加入量与前驱体物质的量之比为：Bi(NO₃)₃·5H₂O：前驱体=2:1、CoSO₄·7H₂O：前驱体=1:1、FeCl₃·6H₂O：前驱体=1：1。