[发明专利]一种纳米二氧化钼及其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种纳米二氧化钼及其制备方法与应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)混合含氧气体与含钼杂化物溶液，进行浆态氧化反应，得到第一浆液；(2)混合氢气与步骤(1)所得第一浆液，进行浆态氢还原反应，得到第二浆液；(3)固液分离步骤(2)所得第二浆液，得到纳米二氧化钼。本发明提供的制备方法具有工艺流程简单、过程清洁，产品形貌粒径均匀的特点，且对设备要求相对较低，易于实现批量制备和工业放大，具有较好的工业应用前景。

技术领域

本发明属于无机非金属材料领域，涉及纳米材料的制备方法，尤其涉及一种纳米二氧化钼及其制备方法与应用。

背景技术

二氧化钼属于单斜晶系，具有畸变的金红石晶体结构。由于其特殊的结构，二氧化钼具有高电导率、高熔点与高化学稳定性。二氧化钼高效的电荷传输特性使其在催化剂、传感器、电致变色显示器、记录材料、电化学超级电容器、离子电池以及场发射材料等方面应用前景广泛。

纳米二氧化钼具有表面效应、量子尺寸效应、体积效应以及宏观量子隧道效应等，与普通二氧化钼相比，在磁性、光吸收、化学活性、热阻、催化剂和熔点等方面表现出奇特的物理和化学性能，已引起人们广泛的关注，并成为用途更广泛的无机材料之一。纳米二氧化钼的制备和应用研究近年来受到广泛关注，成为纳米材料重要的研究方向之一。目前，制备MoO₂纳米材料的方法主要有前驱体热分解法、水热法、溶剂热法和模板法等。

CN 102815749A公开了一种二氧化钼纳米棒的制备方法，所述方法为前驱体热分解法，以钼酸钠为钼源，醋酸酐为添加剂，二甲基甲酰胺为溶剂，浓盐酸为酸化剂，四丁基溴化铵为沉淀剂，通过控制钼酸盐悬浊液浓度、添加剂加入量、溶液的酸碱度和沉淀剂的用量，并进行重结晶提纯，获得前驱体六钼酸四丁基铵。将前驱体于石英管中在惰性气氛下进行热处理，使其分解，得到单斜相二氧化钼纳米棒。所述发明利用前驱体制备六钼酸四丁基铵步骤复杂，需要严格控制前驱体的重结晶工艺，合成条件难以控制，且得到的纳米棒形貌和尺寸均匀性较差。

CN 103288137A公开了一种微波水热制备二氧化钼纳米粒子的方法，所述方法包括如下步骤：1)将钼酸铵溶于水，用乙醇溶解对硝基苯甲酸，将两者按一定比例混合搅拌；2)用HCl调节溶液pH为0.5-1，超声处理10-30min；3)将沉淀和溶液移至聚四氟乙烯衬里的POM塑料釜中，放入微波炉，40％功率加热15min；4)冷却后过滤或者离心洗涤，用无水乙醇洗涤得到粉末，将粉末于60℃干燥得到二氧化钼纳米粉体。上述技术方案需要使用有毒性的对硝基苯甲酸作为模板剂，且不能满足控制二氧化钼形貌的需要。

CN 106920957A公开了一种用于锂离子电池负极材料的二氧化钼纳米颗粒及其制备方法，所述方法包括如下步骤：1)将还原性糖溶液和钼源溶液按照摩尔比为(1-4):1混合均匀，得到混合溶液A；然后向混合溶液A中加入占混合溶液A体积1-5％的表面活性剂溶液，混合均匀得到混合溶液B；2)调节溶液B的pH为1-4，得到混合溶液C；3)将混合溶液C在180-220℃进行均相水热反应18-25h，反应结束后冷却，分离出产物并洗涤干燥，得到用于锂离子电池负极材料的二氧化钼纳米颗粒。所述发明需要使用具有环境毒性的壬基酚聚氧乙烯醚，易造成环境污染，得到的二氧化钼纳米颗粒团聚严重，分散性差，且不能满足控制二氧化钼形貌的需要。

施益峰等人(Nano Letters,2009,9:4215)公开了一种制备纳米二氧化钼的方法，所述方法以磷钼酸为前驱体，介孔二氧化硅KIT-6为硬模板，在10％H₂和90％Ar气氛下，通过硬模板法制备得到纳米介孔二氧化钼。这种技术方案存在二氧化钼材料和模板分离时易造成材料损伤、合成成本高、难以实现批量生产等缺点。

由此可见，如何开发一种易操作、成本低、环境友好、可实现形貌与尺寸控制的二氧化钼纳米颗粒制备方法，成为了目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容