[发明专利]一种三氧化钨变色材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种三氧化钨变色材料的制备方法，本发明制备了一种遇氢气在常温下变色的三氧化钨变色材料，可以在常温下用眼睛观察到氢气的泄露，从而避免氢气泄露带来的危险。WO₃的化学性质稳定，而且氧空位的扩散系数高，是一种常用的气敏材料，是氢敏传感器中最具有前途的氢敏材料之一，本发明所制备的氢敏材料具有响应快速、变色敏锐的优点，具有很大的应用前景。

技术领域

本发明属于材料领域。具体涉及一种三氧化钨变色材料的制备方法。

背景技术

氢能源是可再生清洁能源，是保障能源可持续性的有效途径。2010年7 月12日，世界首座氢能源发电站在意大利建成投产，标志着氢能的利用已经进 入实质化阶段。由于氢气的优良特性，在其他领域也有广泛的应用，例如地震 监测、高纯度硅晶片的生产、含氢化工产品生产、石油提炼、金属焊接等。但 是，氢气是一种高危气体，常温常压下，若空气中氢气的含量位于4％-74.5％ 之间，极有可能引发火灾、爆炸等事故，威胁人身财产安全。为了保障氢气产 生、储存、运输和使用过程中的安全性，扩大氢气的应用领域，研究一种抗干扰能力强、灵敏度高、反应时间短、稳定性高、可靠性好、体积小、成本低的 氢气传感器具有十分重要的意义。

目前技术相对成熟，且已经商业化应用的氢气传感器主要是电化学类传 感器。这类传感器采用电信号作为传感和解调信号，能快速准确的检测出环 境气氛中的氢气浓度，具有检测阈值低，误差较小等优点，是较为理想的氢 气传感器；但同时这类传感器对检测环境也具有一定的要求(环境湿度、干 扰气体、电磁强度等)。最重要的是电化学传感器原理上带电，在工作时有产 生电火花的可能性，因而仍然具有潜在的爆炸危险；另外传感器对其他还原 性气体CO、CH₄和NH₃具有交叉敏感的可能性，因此传统的电化学传感器在安 全性和选择敏感性方面仍然存在一些难以克服的问题。

WO₃是一种重要的多功能材料，其颜色特性聚集了众多研究人员的焦点。 近年来，研究者对WO₃的变色特性进行了大量的研究，认为WO₃具有较为复杂 的物理性质。WO₃的化学性质稳定，而且氧空位的扩散系数高，是一种常用 的气敏材料，许多实验证明该材料对多种气体敏感。由于纯WO₃通过掺杂贵 金属改性后对氢有很好的灵敏度和响应选择性，因此WO₃薄膜是氢敏传感器 中最具有发展的氢敏材料之一，其潜在的应用价值非常大。

本发明通过水热法制备出一种在氢气气氛下变色的三氧化钨粉体，具有 响应快速、变色敏锐的优点。

发明内容

本发明属于材料领域，其目的主要由于现如今氢气的使用过程中存在许 多不安全的情况，氢气无色无味，达到一定浓度遇明火易燃易爆炸等问题， 本发明研究一种可以在常温下遇氢气变色的材料，所设计的材料可以在常温 下遇氢气由黄绿色变为深蓝色，能够清晰明显的看出氢气泄露的位置，把危 险降至最低。本发明所涉及的一种三氧化钨变色材料的制备方法，包括下述 步骤：

步骤1-1：将称好的Na₂WO₄·2H₂O溶于盛有蒸馏水的烧杯中，将浓度为 3mol/L的盐酸溶液滴加至烧杯中，边滴加边搅拌，采用磁力搅拌，静置，抽 滤洗涤，放入烘干箱中烘干。

步骤1-2：向烘干好的沉淀中滴加2mol/L的盐酸溶液，在50℃水浴条件 下持续搅拌24h，然后向悬浮液中加入氯铂酸，在80℃水浴条件下搅拌4-6个 小时。

步骤1-3：将悬浮液转移至水热釜中，放入150℃的烘箱中进行水热反应 10-12个小时，反应结束后冷却至室温，抽滤、洗涤、烘干得三氧化钨粉体材 料。

实验中加入的氯铂酸用量：铂元素与钨元素的摩尔比为1:40。

本发明的优点如下：