本發(fā)明屬于催化劑領(lǐng)域，公開(kāi)了一種用于莫來(lái)石晶須制備的氧化物催化劑。

背景技術(shù)：

陶瓷晶須是一種重要的結(jié)構(gòu)材料。晶須增強(qiáng)的復(fù)合材料在力學(xué)性能(如：斷裂韌性、抗彎強(qiáng)度、抗熱震性等)上會(huì)得到極大的改善。碳化硅、氮化硅和鈦酸鉀等晶須材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于性能優(yōu)異復(fù)合材料的制備。然而，在高溫下這些晶須材料容易氧化分解，導(dǎo)致機(jī)械性質(zhì)衰退。莫來(lái)石材料是Al₂O₃-SiO₂系中唯一穩(wěn)定的晶體材料，由于具有高的機(jī)械強(qiáng)度、好的抗蠕變性能、低的熱膨脹系數(shù)、好的化學(xué)和高溫穩(wěn)定性，已經(jīng)成為先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料的候選。莫來(lái)石晶體在晶體學(xué)c軸方向生長(zhǎng)速度大于其它方向，易合成一維晶須材料。莫來(lái)石陶瓷晶須增強(qiáng)的復(fù)合材料已經(jīng)開(kāi)始受到重視。

許多方法用于合成莫來(lái)石晶須，如固相反應(yīng)法、溶膠凝膠法、共沉淀法等。然而，利用這些方法在較低的合成溫度，制備出形貌良好、長(zhǎng)徑比大的莫來(lái)石晶須需要加入適量的催化劑。通常AlF₃是大家普遍使用的莫來(lái)石晶須生長(zhǎng)催化劑。此外，還有一些氧化物催化劑如La₂O₃,Co₂O₃等，但效果不及AlF₃。在這里，我們發(fā)現(xiàn)了一種新的氧化物催化劑，氧化鉬(或鉬酸銨)，表現(xiàn)出良好的莫來(lái)石晶須生長(zhǎng)催化作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于莫來(lái)石陶瓷晶須制備的氧化物催化劑——氧化鉬(或鉬酸銨)，利用此催化劑可有效降低莫來(lái)石化溫度，提高莫來(lái)石化反應(yīng)程度，制備出形貌均一、長(zhǎng)徑比大的莫來(lái)石陶瓷晶須。

利用氧化鉬通過(guò)固相反應(yīng)法合成莫來(lái)石陶瓷晶須，包括以下步驟：

(1)按化學(xué)式(3Al₂O₃·2SiO₂)_1-x(MoO₃)_x(x＝0-0.5)進(jìn)行鋁源、硅源和氧化鉬催化劑等合成原料的稱取；

(2)在稱好的合成原料中加入無(wú)水乙醇溶劑和氧化鋯球磨子，置于球磨機(jī)充分研磨混合；

(3)將研磨后均勻混合的粉體原料置于烘箱中100℃干燥，然后在馬弗爐中1200-1500℃高溫煅燒2小時(shí)，得到莫來(lái)石陶瓷晶須。

利用鉬酸銨通過(guò)液相反應(yīng)法合成莫來(lái)石陶瓷晶須，包括以下步驟：

(1)按照化學(xué)式(3Al₂O₃·2SiO₂)_1-x(MoO₃)_x(x＝0-0.5)量取正硅酸乙酯(TEOS)，稱取氯化鋁和鉬酸銨催化劑；

(2)將TEOS溶于乙醇配制成濃度為1mol/L的溶液，并用鹽酸調(diào)pH值至2；將氯化鋁和鉬酸銨溶于水，配制成氯化鋁濃度為0.5mol/L的溶液；

(3)將上述兩種溶液混合并于60℃加熱攪拌，膠凝后轉(zhuǎn)移至烘箱中200℃焙燒；將焙燒后的粉體置于馬弗爐中1200-1500℃高溫煅燒2小時(shí)，得到莫來(lái)石陶瓷晶須。

針對(duì)兩種莫來(lái)石陶瓷晶須合成方法，可分別調(diào)節(jié)催化劑含量和煅燒溫度優(yōu)化莫來(lái)石陶瓷晶須的合成條件，實(shí)現(xiàn)莫來(lái)石陶瓷晶須的調(diào)控制備，獲得最優(yōu)的莫來(lái)石晶須材料。

本發(fā)明對(duì)莫來(lái)石合成的有益效果如下：

(1)利用本催化劑可使得莫來(lái)石化溫度有效降低，反應(yīng)過(guò)程簡(jiǎn)化。例如，高嶺土/氫氧化鋁體系，使用氧化鉬催化劑固相反應(yīng)制備莫來(lái)石晶須，莫來(lái)石化溫度降低200℃，反應(yīng)過(guò)程明顯簡(jiǎn)化。(見(jiàn)附圖1)

(2)利用本催化劑可以增加體系莫來(lái)石化反應(yīng)程度，所制備的莫來(lái)石不含氧化鋁和石英相。(見(jiàn)附圖1)

(3)利用此催化劑可制備形貌均一、長(zhǎng)徑比大的莫來(lái)石陶瓷晶須。(見(jiàn)附圖2)

(4)通過(guò)改變催化劑和煅燒溫度可實(shí)現(xiàn)莫來(lái)石陶瓷晶須的調(diào)控制備。

附圖說(shuō)明

圖1氧化鉬對(duì)高嶺土/氫氧化鋁體系莫來(lái)石合成過(guò)程的影響。(a)含有氧化鉬的XRD圖；(b)不含氧化鉬的XRD圖。莫來(lái)石與催化劑的摩爾比為4:1

圖2利用高嶺土、氫氧化鋁和氧化鉬催化劑合成的莫來(lái)石陶瓷晶須微觀結(jié)構(gòu)。莫來(lái)石與催化劑的摩爾比為4:1

圖3利用高嶺土、氫氧化鋁和氧化鉬催化劑在不同煅燒溫度下合成的莫來(lái)石晶須尺寸。莫來(lái)石與催化劑的摩爾比為4:1

具體實(shí)施方式

實(shí)施案例1：高嶺土/氫氧化鋁體系加入氧化鉬固相反應(yīng)制備莫來(lái)石晶須

按化學(xué)式(3Al₂O₃·2SiO₂)_0.8(MoO₃)_0.2，定量稱取高嶺土、氫氧化鋁和氧化鉬；將稱量好的粉體置入球磨瓶，加入無(wú)水乙醇和氧化鋯球磨子在球磨機(jī)上充分研磨混合；將研磨后均勻混合粉體置于烘箱100℃干燥，然后在馬弗爐中1200-1500℃高溫煅燒2小時(shí)，得到莫來(lái)石陶瓷晶須。

圖1是本實(shí)施例中不同溫度煅燒樣品的X射線衍射圖譜，比較圖譜可見(jiàn)添加氧化鉬后，莫來(lái)石化溫度降低，反應(yīng)過(guò)程明顯簡(jiǎn)化。

圖2是本實(shí)施例中在不同煅燒溫度下制備的莫來(lái)石晶須的SEM形貌。由圖知，所制備的晶須形貌均一，寬度在500nm左右，長(zhǎng)度在1-10微米范圍。煅燒溫度在1300℃以上可以得到形貌良好且均一、長(zhǎng)徑比大的莫來(lái)石陶瓷晶須。

圖3是本實(shí)施例中不同煅燒溫度下制備的莫來(lái)石晶須尺寸。由圖知，隨溫度升高，寬度幾乎不變，長(zhǎng)度不斷增大，長(zhǎng)徑比由5增大到20。

實(shí)施案例2：石英/氫氧化鋁體系加入氧化鉬固相反應(yīng)制備莫來(lái)石晶須

按化學(xué)式(3Al₂O₃·2SiO₂)_0.8(MoO₃)_0.2，定量稱取石英粉、氫氧化鋁和氧化鉬；將稱量好的粉體置入球磨瓶，加入無(wú)水乙醇和氧化鋯球磨子在球磨機(jī)上充分研磨混合；將研磨后均勻混合粉體置于烘箱100℃干燥，然后在馬弗爐中1300-1500℃高溫煅燒2小時(shí)，獲得莫來(lái)石陶瓷晶須。

實(shí)施案例3：硅微粉/氫氧化鋁體系加入氧化鉬固相反應(yīng)制備莫來(lái)石晶須

按化學(xué)式(3Al₂O₃·2SiO₂)_0.8(MoO₃)_0.2，定量稱取硅微粉、氫氧化鋁和氧化鉬；將稱量好的粉體置入球磨瓶，加入無(wú)水乙醇和氧化鋯球磨子在球磨機(jī)上充分研磨混合；將研磨后均勻混合粉體置于烘箱100℃干燥，然后在馬弗爐中1300-1500℃高溫煅燒2小時(shí)，獲得莫來(lái)石陶瓷晶須。

實(shí)施案例4：氯化鋁/TEOS體系加入鉬酸銨制備莫來(lái)石晶須

按照化學(xué)式(3Al₂O₃·2SiO₂)_0.8(MoO₃)_0.2量取正硅酸乙酯(TEOS)，稱取氯化鋁和鉬酸銨催化劑；將TEOS溶于乙醇配制成濃度為1mol/L的溶液，并用鹽酸調(diào)pH值至2；將氯化鋁和鉬酸銨溶于水，配制成氯化鋁濃度為0.5mol/L的溶液；將上述兩種溶液混合并于60℃加熱攪拌，膠凝后轉(zhuǎn)移至烘箱中200℃焙燒；將焙燒后的粉體置于馬弗爐中1300-1500℃高溫煅燒2小時(shí)，得到莫來(lái)石陶瓷晶須。

以上所記載，僅為利用本創(chuàng)作技術(shù)內(nèi)容的實(shí)施例，任何熟悉本項(xiàng)技藝者運(yùn)用本創(chuàng)作所做的修飾、變化，皆屬本創(chuàng)作主張的專利范圍，而不限于實(shí)施例所揭示者。