[发明专利]一种钨青铜粉体的低温熔盐合成法

说明书

本发明公开了一种钨青铜粉体的低温熔盐合成法，属于氧化物功能材料制备技术领域。本发明的步骤如下：将熔盐、钨源、碱金属化合物、还原剂按比例充分混合，其中，钨与碱金属元素摩尔比为2:1～4:1；将混合物放入坩埚中，在空气中250‑550℃煅烧0.5‑4小时，得到钨青铜与熔盐的混合物；将获得的加热产物用适当溶剂清洗，去除熔盐，得到蓝黑色钨青铜粉末，溶解的熔盐可烘干回收；所述熔盐由碱金属或碱土金属的卤化物、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐中的一种或多种组成，熔点低于煅烧温度；本发明合成工艺简单，反应温度低、周期短，环保无污染，可大批量生产，适合工业化生产。

技术领域

本发明属于氧化物功能材料制备技术领域，具体涉及一种钨青铜粉体的低温熔盐合成法工艺。

背景技术

钨青铜(MxWOz)是一种多功能无机金属氧化物半导体材料。该材料具有良好的物理及化学性质，如气敏、光催化、光/气/电致变色、透明导电、透明隔热、光热转换等性质，在节能窗、气敏传感器、光催化剂、癌症治疗和显示器等领域具有广阔的应用前景。

迄今为止，科研人员已经开发了多种钨青铜合成方法，如物理气相沉积法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法、水热/溶剂热法。而在氧化钨材料的合成过程中如何做到对材料的形貌、结构及性能稳定性进行有效控制，同时要求制备工艺简单、可大批量生产，以增加钨青铜材料的实际应用性，一直是对氧化钨材料合成方法研究的动力所在。下面将选择性地对钨青铜的合成方法进行简要叙述。

专利CN 104528829 A公开了一种铯钨青铜粉体的制备方法和功能膜，将钨酸盐溶液与阳离子树脂进行交换处理，得到钨酸溶胶；向钨酸溶胶加入柠檬酸溶液、铯源进行混料处理，得水热反应前驱液；将前驱液于温度为160-180℃进行水热反应24-26小时，得到铯钨青铜粉体。此方法得到的铯钨青铜近红外遮蔽性能良好，但是需要用到阳离子交换树脂以及水热工艺，材料合成周期长，粉体产量低，尤其是160-180℃水热处理过程伴有高压过程，必须用到特制高压容器。

专利CN 103496744 A公开了还原态铵钨青铜纳米粒子的制备方法，将0.01～1g六氯化钨或四氯化钨溶解于20～40ml油酸溶液中，然后加入4～30ml油胺，在反应釜中，150～350℃晶化反应0.5～48小时，获得还原态铵钨青铜纳米粒子。此反应一步获得了纳米铵钨青铜粉体，但所用六氯化钨或四氯化钨价高、化学稳定性差，且使用油酸与油胺作为反应溶剂，易造成污染环境。

专利CN 102471090 B公开了钾铯钨青铜颗粒的制备方法，将钨源与钾盐和铯盐混合来形成粉末混合物，使上述粉末混合物在还原氛围下暴露于等离子体炬环境中，合成了KxCsyWOz的钾铯钨青铜，此方法涉及在反应中通入惰性气体，使用等离子体设备，这势必增加设备投入。

专利CN 105016392 A公开了一种铯钨青铜粉体的固相合成法，按W/Cs摩尔比(2～3.5)：1称取钨化合物、铯盐，研磨至混合均匀；将研磨物装入密闭容器后入马弗炉中反应，反应温度为750～800℃，反应时间为1～2h；反应后得到结晶度完整的蓝黑色铯钨青铜粉。此方法采用稳定的固体原料，合成过程简单，但合成温度较高，需要使用耐受温度很高的密封容器，操作安全性差，能源消耗较大，对设备要求高。

由上述叙述可知，钨青铜制备主要存在以下几个问题：1、部分工艺采用高价的高反应性原料，如六氯化钨或四氯化钨，对原料保存、反应溶剂要求高；2、部分工艺涉及高压过程，使用到高压容器，设备成本高，有安全隐患；3、部分工艺需要密封条件，且制备温度很高。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明旨在提供一种钨青铜粉体的低温熔盐合成法，本发明利用低温熔盐反应介质，可以实现两种显著的技术进步与优势：1、熔融后的熔盐为液体，可以有效隔绝空气，实现钨青铜材料的免气氛制备；2、液态熔盐将反应过程由固相反应转变为液态反应，可以促进反应原料间的传质过程，从而使钨青铜材料的制备温度降低200-500℃。