一种二氧化钼纳米棒的制备方法技术

本发明专利技术公开的一种二氧化钼纳米棒的制备方法，首先以钼酸钠为钼源，醋酸酐为添加剂，二甲基甲酰胺为溶剂，浓盐酸为酸化剂，四丁基溴化铵为沉淀剂，通过简单的实验装置和反应步骤，通过控制钼酸盐悬浊液浓度、添加剂加入量、溶液的酸碱度和沉淀剂的用量，并进行重结晶提纯，获得前驱体六钼酸四丁基铵。其次将获得的前驱体六钼酸四丁基铵于石英管中在惰性气氛下进行热处理，使其发生分解，获得单斜相二氧化钼纳米棒。本发明专利技术方法原料成本低，反应产率高，克服了现有制备方法仪器设备昂贵、反应条件苛刻和采用高温下有安全隐患的H2进行还原的弊端。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米材料
，具体涉及一种二氧化钥纳米棒的制备方法。
技术介绍
过渡金属氧化物二氧化钥属于单斜晶系，具有畸变的金红石晶体结构。由于其特殊的结构，二氧化钥拥有高电导率、高熔点、高化学稳定性，其高效的电荷传输特性使它在催化剂、传感器、电致变色显示器、记录材料、电化学超级电容器、离子电池以及场发射材料等方面应用前景广泛。目前二氧化钥纳米材料的制备方法已有报道。王中林等人(Advanced Materials,2003，15:1835)将金属钥在真空炉中加热到1100°C，然后通入保护气体Ar，在单晶硅基底上得到二氧化钥纳米线阵列；刘华蓉等人(Solid State Sciences, 2006,8:526)以三氧化钥为原料，通过Y射线照射和氢气保护高温处理结合的方法制备出了二氧化钥，这两种制备方法需要昂贵的仪器设备与苛刻的制备条件，限制了二氧化钥的应用。施益峰等人(NanoLetters, 2009,9:4215)以磷钥酸为前驱体，介孔二氧化硅KIT-6为硬模板，在10%的H2气氛下通过气相技术制备了高度有序的纳米介孔二氧化钥，该二氧化钥具有高达750mAh/g的可逆充放电比容量，是具有潜力的锂离子二次电池阳极材料，该制备方法存在二氧化钥材料和模板分离时可能造成材料损伤，且难以实现批量生产等缺点。胡彬等人(ACS Nano,2009, 3:478)以MoO3纳米带为原料,高温下用H2还原成功制备了二氧化钥纳米棒,该方法得到的产物形貌不均一，特别是H2在高温下的安全性使得这种方法存在各种隐患。以上合成方法大多存在设备昂贵，合成温度高，能耗大，合成条件苛刻，需要动用存在安全隐患的H2的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种二氧化钥纳米棒的制备方法，解决了现有方法制备得到二氧化钥纳米棒，设备昂贵，合成温度高，能耗大，合成条件苛刻，产物形貌不均一，存在安全隐患的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种二氧化钥纳米棒的制备方法，具体按照以下步骤实施步骤I :将钥酸钠在室温条件下研磨成粉末，溶于二甲基甲酰胺中，磁力搅拌得到浓度为O. 1-0. 4mol · I/1的悬浊液，在继续搅拌的情况下，向悬浊液中加入醋酸酐，搅拌IOmin ；步骤2 :在继续搅拌的情况下，向步骤I得到的悬浊液中慢慢加入浓盐酸，浓盐酸加入后，悬浊液变为黄色溶液，并有白色沉淀产生，继续搅拌15min，搅拌结束后，将获得的含有白色沉淀的黄色溶液过滤，滤除白色沉淀，得到黄色透明滤液；步骤3 :在磁力搅拌的情况下，将浓度为O. 3-0. 5mol · Γ1的四丁基溴化铵的二甲基甲酰胺溶液加入到步骤2得到的黄色透明滤液中，直到有黄色沉淀产生，继续剧烈搅拌30min，使其充分沉淀；步骤4 :搅拌结束后，将步骤3得到的含有黄色沉淀的溶液过滤，获得黄色沉淀产物，将获得的黄色固体产物先用乙醇洗剂3-5次、再用乙醚洗剂3-5次，最后将黄色固体产物以丙酮为溶剂进行重结晶提纯，重结晶完成后将黄色晶体产物收集、在真空中干燥，得到前驱体六钥酸四丁基铵；步骤5 :将步骤4重结晶得到的前驱体六钥酸四丁基铵放在管式炉内的石英管中进行热处理，得到单斜相二氧化钥纳米棒。本专利技术的特点还在于，其中的步骤I中醋酸酐与悬浊液的体积比为I :10-1 30o其中的步骤2中浓盐酸的加入量，使溶液的pH值调至O. 5-1. 5。其中的步骤3中加入的四丁基溴化铵的二甲基甲酰胺溶液与黄色透明滤液的体积比为I :1_1 :2。其中的步骤5中的热处理，在N2气氛中进行，温度600-700°C，保温2_3h，升温速率25-35 °C /min，然后自然冷却至室温。本专利技术的有益效果是，首先以钥酸钠为钥源，醋酸酐为添加剂，二甲基甲酰胺为溶齐U，浓盐酸为酸化剂，四丁基溴化铵为沉淀剂，通过简单的实验装置和反应步骤，通过控制钥酸盐悬浊液浓度、添加剂加入量、溶液的酸碱度和沉淀剂的用量，并进行重结晶提纯，获得前驱体六钥酸四丁基铵。其次将获得的前驱体六钥酸四丁基铵于石英管中在惰性气氛下进行热处理，使其发生分解，获得单斜相二氧化钥纳米棒。该方法原料成本低，反应产率高。本专利技术的工艺方法，克服了现有制备方法仪器设备昂贵、反应条件苛刻和采用高温下有安全隐患的H2进行还原的弊端，将气相还原法改为前驱物热分解法，即利用溶液沉淀法合成纳米颗粒尺寸容易控制，设备简单，成本低的优点合成前驱物六钥酸四丁基铵；利用热分解法投料量大，反应充分，产率高的优点合成二氧化钥纳米棒。通过前驱体热分解法，可以完全实现宏观量制备二氧化钥纳米棒，降低了制备成本，对于二氧化钥纳米棒的产业化制备与应用具有重要意义。附图说明图I是本专利技术实施例I制备的二氧化钥纳米棒TEM图；图2是本专利技术实施例I制备的二氧化钥纳米棒XRD图；图3是本专利技术实施例I制备的二氧化钥纳米棒的ED图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术制备二氧化钥纳米棒的方法，制备过程分为两步。首先利用沉淀法制备前驱物六钥酸四丁基铵，即以钥酸钠为钥源，醋酸酐为添加剂，二甲基甲酰胺为溶剂，浓盐酸为酸化剂，四丁基溴化铵为沉淀剂，丙酮为重结晶的溶剂，利用简单的实验装置和反应步骤，通过控制钥酸盐悬浊液浓度、添加剂加入量、浓盐酸和沉淀剂的用量，并进行重结晶提纯，获得前驱体六钥酸四丁基铵。其次将获得的前驱体六钥酸四丁基铵于石英管中在惰性气体N2保护下进行热处理，使其发生分解，获得二氧化钥纳米棒。具体操作工艺是，钥酸钠在室温条件下研磨成粒度较细的粉末，倒入盛有二甲基甲酰胺烧杯中，磁力搅拌得到浓度为O. 1-0. 4mol · L—1的悬浊液，然后向悬浊液中加入l-3ml醋酸酐,继续搅拌IOmin ;在继续搅拌的情况下，向上述悬池液中加入浓盐酸对其进行酸化，浓盐酸加入后，悬浊液变为含有白色沉淀的黄色透明溶液，浓盐酸的加入量，最终使酸化后溶液的PH值为O. 5-1. 5，继续搅拌15min ;搅拌结束后，将获得的含有白色沉淀的黄色酸化溶液过滤，滤去白色沉淀物，获得黄色透明滤液；在磁力搅拌的情况下，将浓度为O. 3-0. 5mol · L—1四丁基溴化铵的二甲基甲酰胺溶液加入到获得的黄色滤液中，滤液中有黄色沉淀生成，继续剧烈搅拌30min，使其 充分沉淀；将充分沉淀后的溶液过滤，获得黄色沉淀产物，将获得的黄色固体产物先用乙醇洗剂3-5次、再用乙醚洗剂3-5次，最后将该黄色固体产物以丙酮为溶剂进行重结晶，重结晶完成后将黄色晶体产物收集，在真空条件下干燥，即获得制备二氧化钥纳米棒的前驱体六钥酸四丁基铵；将重结晶获得的六钥酸四丁基铵放在管式炉内的石英管中，给石英管以400ml/min的速率通惰性气体N2, 30min后，以25-350C /min的升温速率加热石英管至600-700°C，保温2_3h，然后在N2气氛中自然冷却至室温，即可获得单斜相二氧化钥纳米棒粉末。获得纯的二氧化钥纳米棒的关键是获得纯的前驱物六钥酸四丁基铵。如果用浓盐酸酸化钨酸钠的二甲基甲酰胺悬浊液时，最终含有白色沉淀的黄色溶液的PH值不在O. 5-1. 5，向过滤后获得的黄色滤液中加入沉淀剂四丁基溴化铵的二甲基甲酰胺溶液后将不会得到纯的六钥酸四丁基铵沉淀。另外，获得的前驱物六钥酸四丁基铵的纯度与重结晶工艺密切相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化钼纳米棒的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1：将钼酸钠在室温条件下研磨成粉末，溶于二甲基甲酰胺中，磁力搅拌得到浓度为0.1？0.4mol·L？1的悬浊液，在继续搅拌的情况下，向悬浊液中加入醋酸酐，搅拌10min；步骤2：在继续搅拌的情况下，向步骤1得到的悬浊液中慢慢加入浓盐酸，浓盐酸加入后，悬浊液变为黄色溶液，并有白色沉淀产生，继续搅拌15min，搅拌结束后，将获得的含有白色沉淀的黄色溶液过滤，滤除白色沉淀，得到黄色透明滤液；步骤3：在磁力搅拌的情况下，将浓度为0.3？0.5mol·L？1的四丁基溴化铵的二甲基甲酰胺溶液加入到步骤2得到的黄色透明滤液中，直到有黄色沉淀产生，继续剧烈搅拌30min，使其充分沉淀；步骤4：搅拌结束后，将步骤3得到的含有黄色沉淀的溶液过滤，获得黄色沉淀产物，将获得的黄色固体产物先用乙醇洗剂3？5次、再用乙醚洗剂3？5次，最后将黄色固体产物以丙酮为溶剂进行重结晶提纯，重结晶完成后将黄色晶体产物收集、在真空中干燥，得到前驱体六钼酸四丁基铵；步骤5：将步骤4重结晶得到的前驱体六钼酸四丁基铵放在管式炉内的石英管中进行热处理，得到单斜相二氧化钼纳米棒。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高宾，张晓军，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：