[发明专利]一种变价金属催化及掺杂的钨青铜纳米短棒粒子及其制备方法

摘要

本发明提供了一种变价金属催化及掺杂钨青铜Ax‑MyWO3纳米短棒粒子及其制备方法，首先通过制备固态胶状钨酸作为钨源，与M源、适当的溶剂和诱导剂混合，并加入适量的变价金属A盐，通过热反应合成变价催化及掺杂钨青铜Ax‑MyWO3多功能纳米粒子，所合成的Ax‑MyWO3纳米短棒粒子具有优异的可见光透过和近红外遮蔽性能以及光热转换能力，可广泛用于制备玻璃透明隔热涂料、透明隔热复合物等、光热吸收涂层、太阳能集热器、太阳能热水器涂层、发热纤维以及光热治疗用纳米粒子等；同时，所合成的变价金属催化及掺杂钨青铜Ax‑MyWO3纳米短棒粒子还具有极佳的光催化能力，可以广泛应用于有机污染物的光催化降解领域。

主权项

一种变价金属催化及掺杂的钨青铜纳米短棒粒子的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：（1）通过树脂交换‑溶胶凝胶法或快速酸化法制备固态胶状钨酸，其中：所述树脂交换‑溶胶凝胶法包括如下步骤：① 将钨酸盐溶解到水中获得浓度在0.1~2mol/L的钨酸盐溶液；② 利用阳离子交换树脂将钨酸盐溶液转化为钨酸溶液；③ 将所得的钨酸溶液在0~100℃下静置陈化0.01~48h使之凝胶，得到固态胶状钨酸；所述快速酸化法包括如下步骤：① 将钨酸盐溶解到水中获得浓度在0.01~5mol/L的钨酸盐溶液；② 在搅拌条件下将过量的酸性溶液快速加入到钨酸盐溶液中，使其pH≤1；所述的酸性溶液为乳酸、酒石酸、冰醋酸、草酸、盐酸、硫酸、硝酸、柠檬酸中的一种或其混合溶液，浓度在0.1~18.4mol/L；③ 持续搅拌生成絮胶状钨酸悬浮物，进行抽滤得到固态胶状钨酸；所述的钨酸盐为：钨酸钠、钨酸钾、钨酸锂、钨酸铯、偏钨酸铵、正钨酸铵、仲钨酸铵中的一种或其混合物；（2）反应前驱液的配制：选取适当的溶剂和诱导剂，配制含A盐、M盐和固态胶状钨酸的前驱液，前驱液中A : M : W的原子摩尔比为(0.0001~0.9):(0.1~1):1，且诱导剂在反应前驱液中的摩尔浓度为0.1~5.0mol/L，固态胶状钨酸在反应前驱液中的浓度为0.001~5mol/L，具体为：准确称取M盐和诱导剂，将其溶解于溶剂中，混合均匀后在搅拌条件下将步骤（1）中通过树脂交换‑溶胶凝胶法获得的固态胶状钨酸搅碎后加入其中，最后加入A盐或A盐溶液，继续搅拌1~5h，获得反应前驱液；或者，将步骤（1）中通过快速酸化法制备的固态胶状钨酸分散在溶剂中、然后在搅拌条件下依次加入M盐、补充加入溶剂、加入诱导剂，最后加入A盐或A盐溶液，充分搅拌混合均匀，获得反应前驱液；其中：步骤（2）中所述溶剂为水、丙酮、苯、甲苯、二甲苯、戊烷、己烷、辛烷、环己烷、环己酮、氯苯、二氯苯、二氯甲烷、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、异丙醇、乙醚、乙酸、环氧丙烷、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、乙酰丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙腈、吡啶、苯酚中的一种或其混合物；步骤（2）中所述的诱导剂为草酸、甲酸、酒石酸、乙酸、乳酸、柠檬酸、抗坏血酸、山梨酸、硼氢化钾、硼氢化钠、苯胺、N2H4 ∙ H2O、 N2H4 ∙ HCl、 N2H4 ∙ H2SO4中的一种或其混合物，诱导剂与W原子的摩尔比为0.05~15:1；步骤（2）中所述的A盐为V、Cr、Mo、Fe、Co、Ni、Pd、Pt、Au、Ge、Se、Sn、Sb、Te、Pb、Bi、In的盐类中的一种或其混合物，A/W原子摩尔比为0.0001～0.9:1步骤（2）中所述的M盐为含Li、Na、K、Rb、Cs、NH4的盐类，M/W原子摩尔比为0.1~1:1；（3）粉体合成、洗涤及烘干：将步骤（2）配制的反应前驱液在151~400℃反应5~72小时，将反应后的沉淀物依次进行洗涤、离心分离、烘干后获得Ax‑MyWO3粉体。