一種絲狀隧道型鎢酸鉀及其制備方法
【專利摘要】一種絲狀隧道型鎢酸鉀及其制備方法，將WO3加入到1.5～3mol/L的KOH水溶液中得到溶液A，然后向溶液A中加入KCl水溶液，混合均勻，得到溶液B。調(diào)節(jié)溶液B的pH值至3～6，在溫度為140～220℃下水熱處理6～24h，將反應液過濾的沉淀，沉淀經(jīng)洗滌、干燥，得到絲狀隧道型鎢酸鉀微晶。該微晶的組成表達式為K10W12O41·11H2O。該方法操作簡單、合成溫度低、反應時間短，重復性高，經(jīng)本方法制得的絲狀鎢酸鉀的制備方法結(jié)晶性能好，純度高，形貌和尺寸可控。
【專利說明】一種絲狀隧道型鎢酸鉀及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種絲狀隧道型鎢酸鉀及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎢酸鹽納米材料的應用范圍很廣，可應用到光致發(fā)光領(lǐng)域、溫度傳感器領(lǐng)域、光催化領(lǐng)域、磁性器件領(lǐng)域和光伏電化學電池領(lǐng)域等。鎢酸鉀在光伏電化學電池領(lǐng)域中，可作為電解液的一種添加劑，由于它可以有效的阻止電池陽極的熔解，因此可以延長電池的壽命[Seiji Terada, Ken j in Higaki, Ikuo Nagashima, et al.Addit1n ofpotassium tungstate to the electrolyte of a molten carbonate fuel cell[J].Journal of Power Sources 831999178 - 185.];也可作為電池材料中嵌入鋰、鈉等離子的載體，使得電池儲電性能得以提高[A.Marti' nez-de la Cruz, L.G.Castillo Torres.Behav1r of some potassium tungstates in the course of electrochemical lithiuminsert1n [J].Ceramics Internat1nal 34(2008) 1779 - 1782.]。
[0003]目前，國內(nèi)外提出的鎢酸鉀的制備方法包括固相合成法和水溶液合成方法。固相合成方法燒結(jié)溫度較高，保溫時間較長，產(chǎn)物純度不高。根據(jù)謝會東發(fā)表的無水鎢酸鉀的合成研究，固相法選擇的最佳燒結(jié)溫度為845°C,最佳反應時間為24h,通過對樣品XRD分析可得產(chǎn)物純度不高[謝會東，沈德忠，王曉青，沈光球.無水鎢酸鉀的合成研究[J].NorganicChemicals Industry, 2005, 37 (11): 18-19.]。水溶液合成方法也具有一定的缺陷，其制備周期較長，一般需要數(shù)天才可制備出所需樣品[WANG Z1-liang,WANC Jing-ping, B0Yan.Synthesis and Crystal Structure Almlysis of K10[H2ff12 042].11H20.ChemicalResearch.2001, 12(4): 5-8.]
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種絲狀隧道型鎢酸鉀及其制備方法，該方法操作簡單、合成溫度低、反應時間短，重復性高，經(jīng)本方法制得的絲狀鎢酸鉀的制備方法結(jié)晶性能好，純度高，形貌和尺寸可控。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明絲狀隧道型鎢酸鉀，其表達式為K1(lW12041.11H20，單根絲狀隧道型鶴酸鉀的直徑為0.03?0.1 μ m,長度為0.2?2 μ m。
[0006]一種所述的絲狀隧道型鎢酸鉀的制備方法，包括以下步驟:
[0007]1)將W03加入到1.5?3mol/L的Κ0Η水溶液中得到溶液A ；
[0008]2)向溶液A中加入到濃度為0.233?0.579g/mL的KC1水溶液，混合均勻，得到溶液B ;其中，溶液B中含有的W和K的摩爾比為(1:20)?(1:60)；
[0009]3)將溶液B的pH值調(diào)節(jié)至3?6，在水熱反應釜中于140?220°C下水熱處理6?24h，得到含沉淀的反應液；將反應液過濾分離出其中的沉淀，然后將沉淀洗滌、干燥，得到絲狀隧道型鎢酸鉀微晶。
[0010]所述的步驟1)中每克W03中加入5?10mL的KOH水溶液。
[0011]所述的步驟3)中pH值調(diào)節(jié)是采用濃度為2?3mol/L的鹽酸。
[0012]所述的步驟3)水熱反應釜的填充比為60?70%。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0014]本發(fā)明提供的制備方法是以W03作為鎢源，用KOH水溶液將其溶解，然后加入KC1水溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH值，再在140?220°C下進行水熱結(jié)晶反應，制得絲狀隧道型鎢酸鉀微晶；本發(fā)明反應條件溫和，所需溫度較低，并且工藝步驟簡單，重復性高，有利于工業(yè)化生產(chǎn)，且本發(fā)明能夠通過控制反應過程中的溶液的W/K的摩爾比、pH值和水熱反應的溫度來調(diào)節(jié)產(chǎn)物的形貌和尺寸，使得制備出的產(chǎn)品具有較高的純度。通過XRD衍射圖譜，可以清晰的反映出由本發(fā)明制得的K1(lW12041.11H20粒子呈現(xiàn)隧道型結(jié)構(gòu)；通過掃描電鏡照片可以看出，該隧道型結(jié)構(gòu)的K1(lW12041.11H20粒子形貌為絲狀，單根絲狀直徑為0.03?0.111111，長度為0.2?2 μ m。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明制備的鎢酸鉀粒子的X射線衍射XRD圖譜；
[0016]圖2為本發(fā)明制備的鎢酸鉀粒子的掃描電鏡SEM照片。
【具體實施方式】
[0017]實施例1:
[0018]1)將lg的W03加入到10mL、1.5mol/L的KOH水溶液中得到溶液A ；
[0019]2)向溶液A中加入到濃度為0.233g/mL的KC1水溶液，混合均勻，得到溶液B ;其中，溶液B中含有的W和K的摩爾比為1:20 ；
[0020]3)用濃度為2mol/L的鹽酸將溶液B的pH值調(diào)節(jié)至4，控制填充比為60%，在水熱反應釜中于200°C下水熱處理12h，得到含沉淀的反應液；將反應液過濾分離出其中的沉淀，然后將沉淀洗滌、干燥，得到絲狀隧道型鎢酸鉀微晶。
[0021 ] 本實例所得到的鎢酸鉀絲狀直徑為0.05um,長度為0.6um。
[0022]實施例2:
[0023]1)將lg的W03加入到10mL、1.5mol/L的Κ0Η水溶液中得到溶液A ；
[0024]2)向溶液A中加入到濃度為0.579g/mL的KC1水溶液，混合均勻，得到溶液B ;其中，溶液B中含有的W和K的摩爾比為1:40 ；
[0025]3)用濃度為2mol/L的鹽酸將溶液B的pH值調(diào)節(jié)至4，控制填充比為60%，在水熱反應釜中于200°C下水熱處理12h，得到含沉淀的反應液；將反應液過濾分離出其中的沉淀，然后將沉淀洗滌、干燥，得到絲狀隧道型鎢酸鉀微晶。
[0026]本實例所得到的鎢酸鉀絲狀直徑為0.08um,長度為lum。
[0027]實施例3:
[0028]1)將lg的W03加入到10mL、1.5mol/L的Κ0Η水溶液中得到溶液A ；
[0029]2)向溶液A中加入到濃度為0.579g/mL的KC1水溶液，混合均勻，得到溶液B ;其中，溶液B中含有的W和K的摩爾比為1:40 ；
[0030]3)用濃度為2mol/L的鹽酸將溶液B的pH值調(diào)節(jié)至5，控制填充比為60%，在水熱反應釜中于200°C下水熱處理12h，得到含沉淀的反應液；將反應液過濾分離出其中的沉淀，然后將沉淀洗滌、干燥，得到絲狀隧道型鎢酸鉀微晶。
[0031 ] 本實例所得到的鎢酸鉀絲狀直徑為0.07um,長度為lum。
[0032]實施例4:
[0033]1)將lg的W03加入到10mL、1.5mol/L的K0H水溶液中得到溶液A ；
[0034]2)向溶液A中加入到濃度為0.579g/mL的KC1水溶液，混合均勻，得到溶液B ;其中，溶液B中含有的W和K的摩爾比為1:40 ；
[0035]3)用濃度為2mol/L的鹽酸將溶液B的pH值調(diào)節(jié)至6，控制填充比為60%，在水熱反應釜中于200°C下水熱處理12h，得到含沉淀的反應液；將反應液過濾分離出其中的沉淀，然后將沉淀洗滌、干燥，得到絲狀隧道型鎢酸鉀微晶。
[0036]本實例所得到的鎢酸鉀絲狀直徑為0.05um,長度為1.5um。
[0037]實施例5:
[0038]1)將lg的W03加入到lmL、3mol/L的K0H水溶液中得到溶液A ；
[0039]2)向溶液A中加入到濃度為0.45g/mL的KC1水溶液，混合均勻，得到溶液B ;其中，溶液B中含有的W和K的摩爾比為1:60 ；
[0040]3)用濃度為3mol/L的鹽酸將溶液B的pH值調(diào)節(jié)至3，控制填充比為70%，在水熱反應釜中于140°C下水熱處理24h，得到含沉淀的反應液；將反應液過濾分離出其中的沉淀，然后將沉淀洗滌、干燥，得到絲狀隧道型鎢酸鉀微晶。
[0041]實施例6:
[0042]1)將lg的W03加入到7mL、2mol/L的K0H水溶液中得到溶液A ；
[0043]2)向溶液A中加入到濃度為0.45g/mL的KC1水溶液，混合均勻，得到溶液B ;其中，溶液B中含有的W和K的摩爾比為1:60 ；
[0044]3)用濃度為2.5mol/L的鹽酸將溶液B的pH值調(diào)節(jié)至4，控制填充比為65%，在水熱反應釜中于220°C下水熱處理6h，得到含沉淀的反應液；將反應液過濾分離出其中的沉淀，然后將沉淀洗滌、干燥，得到絲狀隧道型鎢酸鉀微晶。
[0045]由圖1可以看出，本發(fā)明制得的絲狀隧道型鎢酸鉀微晶的XRD衍射圖譜可以清晰的反映出由本發(fā)明制得的K1(lW12041.11H20粒子呈現(xiàn)隧道型結(jié)構(gòu)；通過掃描電鏡照片圖2可以看出，該隧道型結(jié)構(gòu)的K1(lW12041.11Η20粒子形貌為絲狀，單根絲狀直徑為0.03?0.1 μ m,長度為0.2?2 μ m。
【權(quán)利要求】
1.一種絲狀隧道型鎢酸鉀，其特征在于:其表達式為KltlW12O41.IIH2O,單根絲狀隧道型鎢酸鉀的直徑為0.03?0.1 μ m,長度為0.2?2 μ m。
2.一種如權(quán)利要求1所述的絲狀隧道型鎢酸鉀的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將WO3加入到1.5?3mol/L的KOH水溶液中得到溶液A ； 2)向溶液A中加入到濃度為0.233?0.579g/mL的KCl水溶液，混合均勻，得到溶液B;其中，溶液B中含有的W和K的摩爾比為(I:20)?(I:60)； 3)將溶液B的pH值調(diào)節(jié)至3?6，在水熱反應釜中于140?220°C下水熱處理6?24h，得到含沉淀的反應液；將反應液過濾分離出其中的沉淀，然后將沉淀洗滌、干燥，得到絲狀隧道型鎢酸鉀微晶。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的絲狀隧道型鎢酸鉀的制備方法，其特征在于:所述的步驟I)中每克WO3中加入5?1mL的KOH水溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的絲狀隧道型鎢酸鉀的制備方法，其特征在于:所述的步驟3)中PH值調(diào)節(jié)是采用濃度為2?3mol/L的鹽酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的絲狀隧道型鎢酸鉀的制備方法，其特征在于:所述的步驟3)水熱反應釜的填充比為60?70%。
【文檔編號】B82Y30/00GK104261475SQ201410469280
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】曹麗云, 李雯, 孔新剛, 黃劍鋒, 費杰, 李翠艷, 歐陽海波, 盧靖, 李嘉胤, 介燕妮 申請人:陜西科技大學