[发明专利]一种单斜系三氧化钨的制备方法

说明书

本发明为一种单斜系三氧化钨的制备方法。该方法包括以下步骤：（1）搅拌下，将硝酸加入到钨酸钠溶液中，搅拌后离心分离，收集得到黄色沉淀；（2）将黄色沉淀转入到反应器中，加入去离子水、有机酸溶液和聚乙二醇溶液；（3）再加入硝酸搅拌0.5‑2小时；（4）将所得浆料转移至高压釜中，密闭后升温至160‑250℃连续反应8‑20h；得单斜系三氧化钨粉末。本发明得到了分散均匀的微纳米级三氧化钨晶体颗粒。所得三氧化钨晶体颗粒具有优异的光催化性能。

技术领域：

本发明属于三氧化钨制备技术领域，具体为一种单斜系三氧化钨的制备方法。

技术背景：

三氧化钨为一种具有N型导电特征的半导体氧化物，因较适宜的禁带宽度和较正的价带电位，在光催化分解水过程中显示出良好的性能。作为光催化分解水用催化剂，三氧化钨的晶相组成、粒度及分散性对其性能有重要影响。大量实验结果显示，单斜系三氧化钨较其它晶相的三氧化钨具有更加优良的光催化性能。而三氧化钨的粒度减小、结晶完整性提高都有利于其光催化剂活性的提高。同时，由于三氧化钨的禁带宽度较窄，单独使用时，在没有牺牲剂存在的情况下不能达到分解水的目的，将其与P型半导体氧化物，如CuCrO₂复合后即可光催化分解纯水产生氢气，降低三氧化钨的粒度，改善其分散性也有利于其与P型半导体氧化物的复合。文献中，很多情况下，制得的三氧化钨前驱体需经600℃以上高温处理来达到转换晶型和提高样品结晶完整性的目的，但高温处理会改变晶体的形貌，并使得晶体颗粒的粒度增大，分散性变差。探索一种在较低温度下直接合成结晶完整性较好，粒度细小且分散均匀的单斜系三氧化钨意义重大。

发明内容：

本发明的目的是针对当前技术中存在的不足，提供一种单斜系三氧化钨的制备方法。该方法以钨酸钠为原料，有机酸为晶体生长控制剂，硝酸为酸化剂水热法制备WO₃，通过加入聚乙二醇使产品在溶液中均匀分散，在低于250℃的情况下便直接制得单斜系WO₃。本发明得到单斜系三氧化钨为微纳米级，粒度细小，分散均匀。

本发明的技术方案为：

一种单斜系三氧化钨的制备方法，包括以下步骤：

(1)搅拌下，将硝酸加入到钨酸钠溶液中，搅拌0.5-2小时，离心分离，收集得到黄色沉淀；

其中，钨酸钠溶液的质量浓度为5％-20％，摩尔比NHO₃：钨原子＝2～4：1；

(2)将步骤(1)中制得的黄色沉淀转入到反应器中，加入去离子水，搅拌成浆状；再在搅拌下向浆状物中加入有机酸溶液，得混合浆料；

其中，摩尔比有机酸：钨原子＝1～4：1；质量比去离子水：沉淀＝5～10：1，有机酸溶液的质量浓度为15-20％；

(3)将质量浓度为15-20％的聚乙二醇溶液加入到(2)所得混合浆料中；

其中，质量比聚乙二醇：钨原子＝0.1～1：1；

(4)再将硝酸加入到(3)所得混合浆料中，继续搅拌0.5-2小时；其中，摩尔比NHO₃：钨原子＝4～10：1；

(5)将(4)所得浆料转移至高压釜中，密闭后升温至160-250℃连续反应8-20h；反应结束后，将釜中物料进行离心分离，经洗涤、烘干、研磨后，得单斜系三氧化钨粉末。

所述的聚乙二醇为聚乙二醇2000、聚乙二醇4000、聚乙二醇6000、聚乙二醇8000或聚乙二醇10000。

所述的有机酸为柠檬酸、左旋酒石酸、DL-苹果酸、琥珀酸或草酸。

所述的步骤(1)和步骤(3)中的硝酸的质量百分浓度优选为63％。

本发明的有益效果为：