纳米级钼粉制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米级钼粉制备方法，该方法以纳米级八钼酸铵为原料，在封闭环境下进行两次氢气逆向还原反应，通过控制第一次还原、第二次还原的炉温和氢气流量，制备出的纳米级钼粉呈紫色，其粒径在５５～９２ｎｍ，纯度均在９９．８０％以上。本发明专利技术中氢气可回收再利用，节省了生产成本，而且工艺流程短，工艺条件易控制，对生产设备无特殊要求，适合工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超细金属粉末的制备方法，具体地讲，本专利技术涉及一种粒 径为纳米级钼粉的制备方法。技术背景钼属于稀有金属，具有很好的物理特性，在钢铁工业、电子工业、航天航 空及农业中有着广泛应用。例如，钢铁冶炼时添加适量的钼元素，能够显著 提高钢铁强度、韧性、耐蚀性及耐热性能。钼粉的粒径对其添加效果有着十 分重大的影响，实践证明钼粉粒径越细，添加效果越佳，当粒径达纳米级时， 在其表面效应及量子尺寸效应下钼粉添加效果更加突出，尤其在钼粉喷涂工 艺中效果更明显，喷涂表面结构致密且均匀。现有技术制备钼粉方法有氯化 钼蒸汽法、等离子还原法、羰基热分解法、氢气还原气相沉积法及微波等离 子体法，这些方法所用原料为钼酸铵类或钼酸盐，制备的钼粉粒径在微米级， 调整工艺流程也可制备出粒径达纳米级的钼粉，但生产成本很高且工艺得率 低，不宜规模化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种使用常规设备，工艺条件易于控制，工艺流程短、 生产成本较低且规模化生产的。 本专利技术通过下述技术方案实现技术目标。，改进之处在于该方法以纳米级八钼酸铵为原料， 采用氢气两次还原法进行制备，制备工艺流程包括下列步骤(1) 将纳米级八钼酸铵原料平摊在烧舟内，平摊厚度6 13mm;(2) 作第一次逆向还原处理，还原条件为炉温380 ~ 560°C,还原剂为水电解制得的氢气，氢气流量为20~50m3/h,露点《-3(TC,原料在炉内停留时间为90~180min,其还原反应方程式为(NH4) 4M 8026=4NH3+8M003+2H20 M003+H2 =Mo02+H20;(3) 作第二次逆向还原处理，还原条件为炉温600 ~75(TC，还原剂为水 电解制得的氢气，氢气流量为60~100m3/h，露点《-30°C,原料在炉内停留 时间为120~180min,其还原反应方程式为M002+2H2=M0+2H20。本专利技术优选方案是所述原料纳米级八钼酸铵的粒径小于lOOnm，原料平 摊在烧舟内的厚度为11~12咖，作第一次逆向还原处理，还原条件为炉温 390 ~410°C,还原剂为水电解制得的氢气，氢气流量为26 - 30fflVh，露点《 -3(TC，原料在炉内停留时间为110~130min。作第二次逆向还原处理，还原 条件为炉温670 ~69(TC,还原剂为水电解制得的氢气，氢气流量为76 ~ 84mVh，露点《-3(TC，原料在炉内停留时间为140 ~ 160min。本专利技术与现有技术相比，具有以下显著的效果1、 工艺流程短、工艺条件易控制，工艺流程仅需控制烧舟内装原料平摊 厚度、两次还原反应温度及氢气流量；2、 在封闭的氢气环境下，物料损失小，金属钼的得率达99.5%以上；3、 在工艺规定的炉温内，二氧化钼的饱和蒸汽压很小，不易挥发和晶粒 长大，因此粒径仍保持纳米级；4、 还原反应在封闭环境下进行，回收的氢气经除氧、干燥处理后循环使 用，生产成本低，可工业化生产。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术作进一步说明。本专利技术所述的，釆用粒径小于100nm的纳米级八钼酸 铵为原料，釆用两次还原法进行制备，制备工艺流程包括下列步骤(1) 将原料平摊在烧舟内，平摊厚度6 13mm;(2) 作第一次逆向还原处理，还原条件为炉温380 ~ 560°C,还原剂为水 电解制得的氢气，氢气流量为20~50mVh，露点《-3(TC，原料在炉内停留 时间为90~ 180min;(3) 作第二次逆向还原处理，还原条件为炉温600 ~ 750°C,还原剂为水 电解制得的氢气，氢气流量为60~100mVh,露点《-30°C，原料在炉内停留 时间为120~ 180min。实施例本实施例在160KW的四管炉中进行，采用的原料是纳米级八钼酸铵，其质 量分析测试结果见表l。釆用的烧舟为钼质，尺寸为390 x 280 x 40 mm,装料 厚度为10. 5 ~ 12. 5mm之间。釆用水电解制得的氢气作逆向还原剂，露点< -30°C, 还原反应在封闭环境下进行，回收的氢气经除氧、干燥处理后循环使用。按照上述工艺流程，适当变动相关还原条件，分批进行实施例操作，所制 得的成品质量分析测试结果见下表2。表l:原料(纳米级八钼酸铵)的分析测试结果<table>table see original document page 6</column></row><table>表2:在不同还原条件下实施例制备成品质量分析测试表E原条1牛质量分析测试结果<table>table see original document page 6</column></row><table><table>table see original document page 7</column></row><table>注相关分析测试仪器名称及精度1、 4510原子吸收分光光度计、精度lppm;2、 X'pert衍射仪；3、 JEM-2010型透视电镜；4、 FA2104N电子分析天平，精度O. lmg;5、红外定氧仪，精度l卯m。从表2分析测试结果看，本专利技术制得的钼粉粒径均在100nm以下，成品 松装密度在8. 0 9.2g/cm3，成品中其它元素含量很少，其纯度大于99.7%。本 专利技术优选方案是实施例5，所制备的钼粉粒径仅有55nm，其纯度高达99. 89%。本专利技术以钼含量高的纳米八钼酸铵为原料，降低了还原温度和湿度，加之 在封闭环境下进行两次氢气逆向还原反应，回收的氢气经除氧、干燥处理后可 再循环使用，大大节省了生产成本。本专利技术工艺流程设定钼粉在恒温区时间较 短，有效阻止钼颗粒长大和氧含量的升高，所制备的纳米级钼粉呈紫色，其粒 径在55 92nm，纯度均在99. 70%以上。本专利技术工艺流程短，工艺条件易控制，对生产设备无特殊要求，符合工业化生产的基本条件。权利要求1、一种，其特征在于该方法以纳米级八钼酸铵为原料，采用氢气两次还原法进行制备，制备工艺流程包括下列步骤(1)将纳米级八钼酸铵原料平摊在烧舟内，平摊厚度6～13mm；(2)作第一次逆向还原处理，还原条件为炉温380～560℃，还原剂为水电解制得的氢气，氢气流量为20～50m3/h，露点≤-30℃，原料在炉内停留时间为90～180min，其还原反应方程式为(NH4)4M08O26＝4NH3+8M0O3+2H2OM0O3+H2＝M0O2+H2O；(3)作第二次逆向还原处理，还原条件为炉温600～750℃，还原剂为水电解制得的氢气，氢气流量为60～100m3/h，露点≤-30℃，原料在炉内停留时间为120～180min，其还原反应方程式为M0O2+2H2＝M0+2H2O。2、 根据权利要求l所述的，其特征在于所述原料 纳米级八钼酸铵的粒径小于lOOnm。3、 根据权利要求l所述的，其特征在于制备工艺 流程包括下列步骤(1) 纳米级八钼酸铵平摊在烧舟内的厚度为11~12隱；(2) 作第一次逆向还原处理，还原条件为炉温390 ~410°C，还原剂为水 电解制得的氢气，氢气流量为26~30m3/h，露点《-3(TC,原料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米级钼粉制备方法，其特征在于：该方法以纳米级八钼酸铵为原料，采用氢气两次还原法进行制备，制备工艺流程包括下列步骤：（１）将纳米级八钼酸铵原料平摊在烧舟内，平摊厚度６～１３ｍｍ；（２）作第一次逆向还原处理，还原条件为炉温３８０～５６０℃，还原剂为水电解制得的氢气，氢气流量为２０～５０ｍ↑［３］／ｈ，露点≤－３０℃，原料在炉内停留时间为９０～１８０ｍｉｎ，其还原反应方程式为：（ＮＨ↓［４］）↓［４］Ｍｏ↓［８］Ｏ↓［２６］＝４ＮＨ↓［３］＋８ＭｏＯ↓［３］＋２Ｈ↓［２］Ｏ　　ＭｏＯ↓［３］＋Ｈ↓［２］＝ＭｏＯ↓［２］＋Ｈ↓［２］Ｏ；（３）作第二次逆向还原处理，还原条件为炉温６００～７５０℃，还原剂为水电解制得的氢气，氢气流量为６０～１００ｍ↑［３］／ｈ，露点≤－３０℃，原料在炉内停留时间为１２０～１８０ｍｉｎ，其还原反应方程式为：ＭｏＯ↓［２］＋２Ｈ↓［２］＝Ｍｏ＋２Ｈ↓［２］Ｏ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁舜，
申请(专利权)人：姜堰市光明化工厂，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]