[发明专利]一种氧化钨合金材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种氧化钨合金材料及其制备方法，涉及合金材料技术领域，氧化钨合金材料由C 0.3％‑0.5％、B1.5％‑2.0％、Ni5％‑10％、W5％‑10％、La0.5％‑1.5％、Ta2.0％‑2.5％、Re2.0％‑2.5％、Mo2.0％‑2.5％、Ti2.5％‑5％、Y 1.0％‑1.5％、K5％‑10％、V5‑10％、余量为铁组成。本发明提供的氧化钨合金材料及其制备方法，由于Ni、Cr、W、等元素和RE的微合金化的作用使得耐磨性能和耐腐蚀性能都得到很大提高，并且抗热冲击性能、抗裂性能得到改善，同时硬度适宜，便于机械加工，可提高成品率、降低资源消耗。

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，尤其公开一种氧化钨合金材料及其制备方法。

背景技术

目前，进入21世纪，工业化水平快速发展，但人类赖以生存的自然环境与生态却遭到严重破坏，空气中存在着大量有毒有害气体(如NO2、NO、H2S、CO、SO2等等)。NOx类有毒气体，能够形成酸雨腐蚀建筑物和皮肤，也能产生化学烟雾，吸入引发咳嗽，更甚者造成呼吸道疾病。因此制作高效且准确检测和预防有毒有害气体的传感器刻不容缓。要获得高性能的纳米传感器，首先就要制备出可以提供这些高性能可能性的纳米材料。

金属氧化物半导体型气敏传感器具有低成本，高灵敏度，易于控制与操作的优点，因而受到越来越广泛的关注，但目前研究较成熟的气敏材料金属氧化物半导体有ZnO、SnO2、TiO2等，但他们均不能用于高效检测NOx类气体。随着研究深入，1991年AkiyamaM等报道了WO3陶瓷在300度的环境下是检测NOx的高敏感材料。自此，引发众多科研工作者对WO3的研究。WO3是一种金属氧化物半导体，是一种表面电导(电阻)控制型气敏材料。WO3晶体表面的原子性质活跃，容易吸附气体分子，而当气体分子吸附在晶体表面时，会使其内部载流子浓度发生相应的变化，表现为传感器的电阻变化。鉴于氧化钨的活跃原子位于晶体表面因此极大的扩大晶体表面与气体的接触面积，能够有效的改善气敏性能。一维纳米线结构的氧化钨因其巨大的比表面积吸引了众多科研工作者的研究。经过近几年的研究已经可以通过水热法、气相法、溶胶-凝胶等制得。实验结果证明，一维纳米线结构的氧化钨确实提高了检测气体的灵敏度，但这依然不能达到市场化与集成化应用的要求。为了得到高选择性、高灵敏度、低工作温度，高稳定性的气敏传感器，目前主要通过气敏材料改性来提高气敏性能。

气敏材料改性方面，主要途径有掺杂贵金属Pt、Au、Pd或过渡金属氧化物，另外可通过构造异质结构改性。异质结结构目前主要应用于半导体激光器，发光器件，太阳电池等科学领域。将异质结应用于气敏领域形成异质结材料是改善气敏性能另一个极具潜力的方向。

近年来，石墨烯与导电高分子及过渡金属氧化物复合材料已经引起了研究工作者越来越多的关注，已经成为电化学研究的前言领域之一。碳化钨是稳定的n型半导体材料，已经被广泛的应用在气体传感器和电化学催化等方面。近几年已经有部分研究将碳化钨应用在电化学储能方面，研究表明碳化钨与石墨烯气凝胶复合材料能表现出极好的电容性能。聚吡咯具有较高的导电性和生物相容性，环境友好，稳定性好。石墨烯是从石墨材料中剥离出来的并且由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，同时它还具有很好的弹性。每个碳原子均为sp2杂化，并贡献剩余一个p轨道上的电子形成大π键，π电子可以自由移动，赋予石墨烯良好的导电性。凹凸棒土又称坡缕石或坡缕缟石，是一种具链层状结构的含水富镁硅酸盐粘土矿物。凹凸棒石形态呈毛发状或纤维状，通常为毛毯状或土状集合体。

模板法制备的材料具有良好的形貌结构。因此，通过凹凸棒土为模板通过逐步合成的方法合成碳化钨/聚吡咯/石墨烯复合材料。

现有技术提供一种以凹凸棒土为模板的碳化钨/聚吡咯/石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

a、凹凸棒土/碳化钨的制备：称取凹凸棒土超声分散在20mL溶有磷钨酸的乙醇中，在室温下干燥完全后在空气条件下煅烧4h，将煅烧后的样品二次分散在20mL溶有1g磷钨酸的乙醇中，在室温下干燥完全后在空气条件下二次煅烧4h；