專利名稱：尺寸可控納米級碳化鎢的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米級碳化鎢的制備方法。
據(jù)文獻檢索得知，制備碳化鎢的方法有二類。一類是以WCL6、H2、C、CH4為原料在高溫下煅燒而成；另一類是用鎢的金屬有機化合物，在特殊的裝置里反應(yīng)制得碳化鎢。第一類方法，由于要在1500℃的高溫下反應(yīng)，反應(yīng)條件苛刻，制備的碳化鎢尺寸在微米量級。第二類制備方法由于所采用的原料是鎢的金屬有機化合物，而這類化合物合成很困難，加之制備所用反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制備出的碳化鎢粉末的粒徑在亞微米量級，且成本很高。
本發(fā)明目的是提供一種制備尺寸可控納米級碳化鎢的方法。
本發(fā)明方法，是采用氣固相反應(yīng)制備納米量級的碳化鎢，首先制備活性鎢酸，然后在一氧化碳(CO)的氣氛中反應(yīng)，得到納米級的碳化鎢。具體制備方法配制8％～15％的鎢酸鈉溶液，加入相當(dāng)于鎢酸鈉重量的0.5％～2％的表面活性劑，以2～10滴/秒的速度滴加至1M的硝酸中，使溶液的PH值保持在0.5～2之間，滴加完畢后將沉淀過濾，然后用去離子水洗滌，再用乙醇洗滌，最后用無水乙醚洗滌，將洗滌后的沉淀置于烘箱中1～4小時，即得到白色的活性鎢酸。將烘箱溫度控制在60～120℃之間，將活性鎢酸置于石英多孔舟里，放置在還原爐中，通入純一氧化碳氣體，在450℃～900℃的溫度下煅燒2～5小時，即得到納米級的碳化鎢。碳化鎢的粒徑由煅燒溫度和時間決定。
本發(fā)明采用氣固相反應(yīng)制備納米量級的碳化鎢，首先制備活性鎢酸?；钚枣u酸是一種白色粉體，它的化學(xué)性質(zhì)比普通的黃鎢酸活潑得多，它能與很多化合物起化學(xué)反應(yīng)。制備活性鎢酸的目的，是為了降低后一步反應(yīng)的溫度，使反應(yīng)速度加快。在制備活性鎢酸的過程中，本發(fā)明方法加入了少量表面活性劑，這些表面活性劑可以使得制備出來的活性鎢酸的粒度比不加表面活性劑制備的活性鎢酸的粒度更小，更加均勻。這些表面活性劑在后一步反應(yīng)加溫過程中會分解揮發(fā)掉，不會給產(chǎn)物帶來雜質(zhì)。
本發(fā)明的優(yōu)點及特色是1.由于制備方法是先制備活性鎢酸，然后活性鎢酸在一氧化碳氣氛中反應(yīng)，煅燒溫度低，生成的碳化鎢的平均粒徑在納米量級；2.由于本發(fā)明的煅燒溫度和煅燒時間可以控制生成碳化鎢的粒徑，因而對碳化鎢的尺寸是可控的；3.用本發(fā)明方法制備碳化鎢，成本低，原材料易獲得。
碳化鎢是一種重要的碳化物，可用來作硬質(zhì)合金材料，作刀具表面涂層，高級轎車表面涂層。納米級碳化鎢除了上述用途以外，還可以作顏料添加進涂料，使涂料具有特殊性能?？傊蓟u具有廣闊的應(yīng)用前景。
實施例1稱量100克鎢酸鈉，將之溶解成600ml的溶液，加入1克表面活性劑十六烷胺，以2滴/秒的速度加至900ml 1M的HNO3溶液中，此時PH值為0.8，滴加十六烷胺時劇烈攪拌，滴加完畢后繼續(xù)攪拌15分鐘，將沉淀過濾，用2000ml去離子水洗滌一次，然后分別用600ml 95％的乙醇和150ml無水乙醚洗滌，將液體抽干后，將沉淀物放入烘箱80℃烘2小時，即得到白色的活性鎢酸，其粒徑為20nm左右。將制得的活性鎢酸置于石英多孔小舟中，放置進還原爐中煅燒2小時，煅燒溫度為450℃，得到黑色粉末。將黑色粉末作X-ray，證實是碳化鎢，做電鏡看到平均粒徑為20nm，見附圖1。實施例2稱量200克鎢酸鈉，溶解成1200ml的溶液，加入表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉2克，滴加至1500ml的2M的HNO3溶液中，此時溶液的PH為1，滴加時劇烈攪拌，滴加完畢后繼續(xù)攪拌20分鐘，過濾，然后用4000ml水洗滌一次，再分別用1000ml無水乙醇和500ml無水乙醚洗滌，將洗滌后的沉淀放入烘箱，在100℃時烘4小時，即可得到白色的活性鎢酸，其平均粒徑為25nm。將活性鎢酸裝入多孔石英舟里，置于還原爐中煅燒，煅燒溫度800℃，時間3.5小時，得到黑色粉末。將黑色粉末做X-ray，證實是碳化鎢，經(jīng)電鏡可以看到生成的碳化鎢平均粒徑為55nm，見附圖2。
附圖1為實施例1做出的碳化鎢電鏡照片；附圖2為實施例2做出的碳化鎢電鏡照片。
權(quán)利要求
1.一種尺寸可控納米級碳化鎢的制備方法，其特征在于，采用氣固相反應(yīng)制備納米量級的碳化鎢，首先制備活性鎢酸，然后在一氧化碳(CO)的氣氛中反應(yīng)，得到納米級的碳化鎢。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于配制8％～15％的鎢酸鈉溶液，加入相當(dāng)于鎢酸鈉重量的0.5％～2％的表面活性劑，以2～10滴/秒的速度滴加至1M的硝酸中，使溶液的PH值保持在0.5～2之間，滴加完畢后將沉淀過濾，然后用去離子水洗滌，再用乙醇洗滌，最后用無水乙醚洗滌，將洗滌后的沉淀置于烘箱中1～4小時，即得到白色的活性鎢酸。將活性鎢酸置于石英多孔舟里，放置在還原爐中，將烘箱溫度控制在60～120℃之間，通入純一氧化碳氣體，在450℃～900℃的溫度下煅燒2～5小時，即得到納米級的碳化鎢。
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述表面活性劑可以是十六烷胺，十二烷基苯磺酸納。
4，如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于納米級碳化鎢尺寸，由煅燒時間和溫度決定。
全文摘要
本發(fā)明涉及納米級碳化鎢的制備方法。本發(fā)明方法是采用氣固相反應(yīng)制備納米量級的碳化鎢，即首先制備活性鎢酸，然后在一氧化碳(CO)氣氛中反應(yīng)，得到納米級的碳化鎢。本發(fā)明方法制備的納米級碳化鎢可以用煅燒溫度和煅燒時間控制生成的碳化鎢的粒徑，且制備方法簡單，成本低，原材料易獲得，實用性強，易于推廣應(yīng)用。
文檔編號C01B31/34GK1122768SQ9511271
公開日1996年5月22日 申請日期1995年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月29日
發(fā)明者彭子飛, 張立德 申請人:中國科學(xué)院固體物理研究所