基于鎢酸基無機-有機層狀混雜結(jié)構(gòu)的鎢系微納米晶材料的制備與表征.pdf

1、鎢系材料具有優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì),鎢及鎢系納米材料除了用作結(jié)構(gòu)材料外,在光學(xué)、催化、氣敏等功能領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。本文針對已有的鎢系納米材料制備工藝復(fù)雜,產(chǎn)物形貌不易控制等缺點,發(fā)展了在相對溫和、簡單的條件下制備出鎢系納米材料的新方法,并對所得微納米晶進(jìn)行了系統(tǒng)表征,對相關(guān)機理進(jìn)行了討論。本論文的主要結(jié)果如下:
　　 (1)以市售的鎢酸(H2WO4)和正辛胺為原料,以正庚烷為溶劑,鎢酸與正辛胺在類反膠束介質(zhì)中進(jìn)行“溶解-重構(gòu)”反應(yīng)

2、,形成了高度有序的由無機[WO6]層與有機烷基胺離子層交替堆垛的一維無機-有機層狀混雜納米帶結(jié)構(gòu)。正辛胺與H2W04的摩爾比在2-5之間。結(jié)果表明,所得納米帶長約5-10μm,寬約1μm；少量水的加入有利于鎢酸與正辛胺反應(yīng)的快速進(jìn)行,但同時降低了混雜納米帶的長徑比；當(dāng)水與鎢酸的質(zhì)量比達(dá)到1:2時,得到大小約1μm的片狀鎢酸基無機-有機混雜結(jié)構(gòu)。
　　 (2)以所得鎢酸基無機-有機層狀混雜結(jié)構(gòu)為前驅(qū)體,采用硝酸氧化選擇性除去有機組

3、分,制得了H2WO4·xH2O納米片；H2WO4·xH2O納米片經(jīng)煅燒脫水后制得長200-300nm、寬100-200 nm、厚10-30nm的WO3納米片。將所得鎢酸基無機-有機層狀混雜結(jié)構(gòu)在空氣中于500-600℃煅燒,可得到由許多WO3納米顆粒堆積在一起形成的多孔疏松聚集體。
　　 (3)將所得鎢酸基無機-有機層狀混雜結(jié)構(gòu)封裝入密閉石英管反應(yīng)容器熱解,在850℃得到的產(chǎn)物是W2C和WC的混合物,在1050℃則是純的六方相W

4、C;SEM結(jié)果表明,所得產(chǎn)物為100nm左右的碳化鎢納米晶堆積而成的粒徑分布范圍較窄的微米球,其表觀粒徑在8μm左右。研究發(fā)現(xiàn),密封的條件對碳化鎢納米晶的形成具有決定性的作用,在氬氣中熱解鎢酸基無機-有機混雜結(jié)構(gòu)即使溫度高達(dá)1300℃,只能得到單質(zhì)鎢而不是碳化鎢,同時前驅(qū)體對產(chǎn)物的形貌也有影響,以WO3納米片和活性炭為原料在同樣的條件下得到的碳化鎢晶粒尺寸為1～2μm。同時研究發(fā)現(xiàn)鎢酸基無機-有機層狀混雜結(jié)構(gòu)中鎢和碳原子直接接觸,可以降