[发明专利]一种六方相WO3纳米管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及属于纳米材料制备技术领域，具体地说，是涉及一种六方相WO₃纳米管及其制备方法。 

背景技术

作为一种重要的n型金属氧化物，三氧化钨(WO₃)具有相对较窄的带隙2.5-2.8eV，在电致变色器件、光致变色器件、电子设备、信息显示器、光学器件、传感器、智能窗、平板显示器、场发射器和催化等领域都有着广泛的应用。近年来，人们还发现三氧化钨基烧结陶瓷有望用于压敏电阻材料，因其具有一定的非线性电压-电流特性。WO₃具有多种晶体结构，主要包括四种物相：正交相、单斜相、六方相和立方相。其中六方相WO₃呈层状结构，每层的WO₆八面体共顶相连，形成六元环，其层生长方向沿着[001]晶轴方向，在[001]方向上形成了一个一维六方的通道。此外相邻的六元环之间相互构成三角形，该三角形又形成一个[001]方向的一维三方通道。研究表明六方相WO₃往往表现出更优越的物理化学活性，且具有特殊形貌的六方相WO₃纳米晶的性能更值得去探索和开发。因此，控制合成出高结晶度和高比表面积的六方相WO₃，并弄清其形貌结构与性能之间的关系，对三氧化钨纳米材料的进一步发展有着极其重要的理论和实际意义。 

近年来，关于六方相WO₃纳米结构的控制合成，科学家们也做了一些探索性工作。Yu等以偏钨酸铵和四丙基氢氧化铵为原料，在氯化钾溶液中，先进行离子交换反应获得前驱体，然后将前驱体在550℃反应煅烧5小时，即得到六方相WO₃微米棒(Separation and Purification Technology，2012，91：103-107)。Su等采用了一种微波水热法制备了六方相WO₃微米棒，将一定量的Na₂WO₄·2H₂O和Na₂SO₄溶解在水中，用HCl调节pH至1.5，反应釜放入微波反应器中，180℃反应20分钟，即得到六方相WO₃微米棒(Ceramics International，2010，36：1917-1920)。Shen等采用了一种水热法制备了六方相WO₃微球，将一定浓度的Na₂WO₄水溶液酸化，然后加入不同体积比的乙醇和水的混合试剂，通过控制乙醇的用量，120℃水热反应48小时，即得六方相WO₃微球(Powder Technology，2011，211：114-119)。Xiao等采用左旋酒石酸作辅助剂，120℃水热反应24小时，获得六方相WO₃正方形纳米片(Materials Letters，2010，64：1232-1234)。Song等通过水热合成路径，在K₂SO₄存在的情况下成功制备出了六方相WO₃纳米线(Materials Letters，2007，61：3904-3908)。就文献调研而言，目前制备出的六方相WO₃的形貌主要为棒状，纳米片、纳米线、纳米带和微米球，但未见有管状纳米结构的报道。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种六方相WO₃纳米管及其制备方法，以填补现有技术的空白，为六方相WO₃纳米结构材料添加一个新品种。 

本发明的目的是通过如下技术方案来实现的。 

本发明的技术方案是采用一步水热化学合成技术制备一种六方相WO₃纳米管，其具体工艺流程如下： 

(1)称取3mmoL二水合钨酸钠(Na₂WO₄·2H₂O)，加入到50毫升的烧杯中； 

(2)称取一定量草酸胺((NH₄)₂C₂O₄)加入到上述烧杯，然后加入20毫升蒸馏水，磁力搅拌10-15分钟； 

(3)再加入10毫升浓度为8mol/L的盐酸溶液，继续搅拌30-50分钟； 

(4)将所得的反应混合液转移至40毫升带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，密封后置于烘箱中，设置一定的温度，反应20-30小时；