[发明专利]氧化钨一维纳米材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料，更具体涉及一种氧化钨一维纳米材料及其制备方法。

背景技术

氧化钨是非常好的催化剂和高温超导材料，它还被用来制作电致变色窗户，红外开关，写读擦光学设备，气敏、湿敏和温敏元件等。同时，氧化钨纳米线具有出色的场发射性能，可作为制备WS₂纳米管的结构前驱体。氧化钨晶须，最初的研究是用氩气和水蒸气的混合气在1000～1200℃与钨丝反应制得。最近几年来，制备一维氧化钨纳米材料的方法有很多，比如模板法，煅烧介孔前驱体法，有机溶液合成法，高温氧化法，以及红外线加热氧化法等。尽管一维氧化钨纳米材料的制备方法很多，但一般都存在工艺复杂、产量小等缺点。因此，有必要进一步探索新的实用的制备方法，目前还未有金属单质粉末和水在水热反应条件下直接制备WO₃纳米线的相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种氧化钨一维纳米材料及其制备方法，采用简单的水热方法制备，操作过程简单，原料易得，成本低廉，溶剂无毒无害环境友好，可以大量合成，制备的WO₃纳米线性能优越，用途广泛，适合大规模推广，具有显著的经济效益。

本发明的氧化钨一维纳米材料为氧化钨纳米线，长度为几百纳米到几个微米，宽度5-20纳米。

本发明的的氧化钨一维纳米材料的制备方法：将蒸馏水与钨单质粉末混合，在高压釜中充分搅拌，反应物在423-478K温度下反应1-30天，然后过滤，在323-373K温度下干燥12-24h得到所述氧化钨一维纳米材料。

本发明的显著优点是：本发明在较低温度下和不添加任何表面活性剂和模板剂的条件下，用简单的水热方法制备出了WO₃纳米线，操作过程简单，原料易得，成本低廉，溶剂无毒无害环境友好，可以大量合成，制备的WO₃纳米线性能优越，用途广泛，是很好的新能源材料，可用于光电催化，太阳能电池，传感器，锂离子电池和场发射等方面；适合大规模推广，具有显著的经济效益。

本发明的技术方案总结如下：

本发明的一种氧化钨一维纳米材料的制备方法，其特征在于：所述氧化钨一维纳米材料为氧化钨纳米线，长度为几百纳米到几个微米，宽度5-20纳米，制备过程为：将蒸馏水与钨单质粉末混合，在高压釜中充分搅拌，反应物在423-478K温度下反应1-30天，然后过滤，在323-373K温度下干燥12-24h得到所述氧化钨一维纳米材料，所述蒸馏水体积用量为反应釜容积的50～75％，钨单质粉末的用量为0.01～0.5g，其与蒸馏水的用量的质量比为1∶50～1∶3750。

附图说明

图1是本发明的WO₃一维纳米材料的扫描电镜形貌图。

图2是本发明的WO₃一维纳米材料的透射电镜图。其中a部分是WO₃一维纳米材料的透射电镜形貌图，b部分是WO₃一维纳米材料的高分辨透射电镜图。

具体实施方式

将钨单质粉末直接和蒸馏水混合，在带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中充分搅拌，溶液填充体积为容器的50～75％，反应物在423-478K温度下反应1-30天，然后过滤，在323-373K温度下干燥12-24h得到所述氧化钨一维纳米材料。

所述钨单质粉末和蒸馏水的用量为：蒸馏水用量，其体积为反应釜容积的50～75％，钨单质粉末的用量与蒸馏水的用量的质量比为1∶50～1∶3750。

合成的纳米线长度约为几百纳米到几个微米，宽度5-20纳米。

以下是本发明的几个具体实施例，但是本发明不仅限于此。

实施例1

钨单质粉末和蒸馏水的用量为：0.01g钨单质粉末和37.5ml蒸馏水，质量比为1∶3750。

将钨单质粉末和蒸馏水混合，在带有50ml聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中充分搅拌，溶液填充体积为容器的75％，反应物在423K温度下反应1天，然后过滤，在323K温度下干燥12h得到所述氧化钨一维纳米材料。

实施例2

钨单质粉末和蒸馏水的用量为：0.05g钨单质粉末和30ml蒸馏水，质量比为1∶600。

将钨单质粉末和蒸馏水混合，在带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中充分搅拌，溶液填充度为60％，反应物在478K温度下反应30天，然后过滤，在373K温度下干燥24h得到所述氧化钨一维纳米材料。

实施例3

钨单质粉末和蒸馏水的用量为：0.08g钨单质粉末和30ml蒸馏水，质量比为1∶375。