無模板制備水合氧化鎢納米棒陣列的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及納米材料技術領域，特別涉及一種無模板制備水合氧化鎢納米棒陣列 的方法。
【背景技術】
[0002] 三氧化鎢的晶體結構屬于1^03型，它的晶胞結構一般由8個鎢離子和24個氧離 子構成，而從化學計量比來看，鎢和氧的比值為1 :3。三氧化鎢與鈣鈦礦AB03結構非常相 似，但是沒有原子占據A位置，而鎢原子占據著B的位置。理想的最小結構單元可以看成由 一個鎢原子和六個氧原子組成的規則的[W06]八面體結構單元，鎢離子位于八面體的中心， 氧原子位于角上。所有的三氧化鎢都是由這種[W06]八面體結構單元或其畸變體組裝形 成，鎢原子到氧原子間的平均距離為1.90人，對于不同的結構數值有一定差異。當所有的 八面體結構單元通過共用角上的0原子形成三維的網狀結構，即可以形成三氧化鎢（W03)。 由于這種結構單元可以沿著不同的方向連接，因而可以形成[W06]不規則連接的非晶相 (a-W03)，也可以形成其它多種晶相。在不同溫度范圍內，三氧化鎢的穩定相依次為：低溫單 斜（e-W03)、三斜（〇 _W03)、室溫單斜（y_W03)、正交相（0 _W03)和正方相（a-W03)，另外 也存在亞穩相的立方相和六方相的三氧化鎢。理論上W03中的W價態為其最高價態+6價， 但是W作為過渡金屬元素，其原子外層電子排布為5d46s2,其價態還有+2、+3、+4、+5價等， 實際中的三氧化鎢無法滿足嚴格的化學計量比。另外由于在制備W03晶體的過程中，會產 生一定量的氧空位，故其表現為n型半導體。
[0003] 在不同的制備條件下，wo3還出現帶有結晶水的水合物（wo3 ?xH20)，根據報道，常 見水合物有四種：W03 ? 0. 33H20、W03 ? 0. 5H20、W03 ? H20、W03 ? 2H20。通常這些水合物在特定 的工作溫度下不穩定，在一定的工作溫度下會脫去水分子形成相應的W03。具有斜方晶體 結構的W03*0.33H20是由以下兩種不同類型的[W06]正八面體層層堆積而成：①圍繞在鎢 原子周圍的六個氧原子通過共角連接將鎢氧八面體結合；②六個氧原子中僅有四個參與共 頂連接，在垂直于共頂連接的赤道平面上，W=0短鍵和W-〇H2長鍵分別取代兩個氧原子。 W03 ?0? 5H20的形成被認為是在由6個共用頂點的[W06]組成的正八面體構造的隧道中存在 一個水分子。wo3*h2o的形成是共用頂點的W05(H20)結構單元組成的，這種結構單元由一 個4〇分子替代了[W06]正八面軸向頂點位置的一個W原子形成，層與層之間通過H20與另 一個八面體的0原子之間的氫鍵作用連接。W03?2H20是由W05(H20)結構單元通過共用頂 點形成層狀結構，而第二個水分子夾在兩層之間。現有技術中，陣列結構的制備都是需要采 用模板的，工藝流程比較復雜。

【發明內容】

[0004] 有鑒于此，本發明的目的在于提供一種無模板制備水合氧化鎢納米棒陣列的方 法，實現無模板條件下水合氧化鎢納米棒陣列的制備，簡化工藝流程，通過該方法制得具有 特殊納米棒陣列結構的水合氧化鎢納米棒陣列，具有更加優異的物理化學性能，且該方法 不需要經過高溫、煅燒之類的前處理，合成溫度較低，從而減少了能耗和反應成本。
[0005] 本發明的無模板制備水合氧化鎢納米棒陣列的方法，包括以下步驟：
[0006] a.將去離子水與無水乙醇混合攪拌配成反應溶劑后先加入Na2W04 ? 2H20固體攪 拌，再加入草酸固體攪拌，最后用硝酸溶液調節溶液PH至0. 5-1. 5 ;
[0007] b.將步驟中a中的所得溶液經水熱法制得水合氧化鎢納米棒陣列；
[0008] 進一步，步驟a中，所述Na2W04 ? 2H20固體與草酸固體的摩爾比為1:1. 5~3 ;
[0009] 進一步，所述Na2W04 ? 2H20固體與草酸固體的摩爾比為1:2 ;
[0010] 進一步，步驟a中，所述Na2W04 ? 2H20用量為小于Na2W04 ? 2H20在反應溶劑中的飽 和溶解度值的一半，大于Na2W04 ? 2H20在反應溶劑中的飽和溶解度值的八分之一；
[0011] 進一步，所述無水乙醇與去離子水的體積比為1:1. 5~2 ;
[0012] 進一步，所述無水乙醇與去離子水的體積比為1:1. 8 ;
[0013] 進一步，步驟a中，用硝酸溶液調節混合液PH= 1 ;
[0014] 進一步，步驟a中，先加入Na2W04 ? 2H20固體攪拌20~40分鐘后再加入草酸固體 攪拌20~40分鐘；
[0015] 進一步，步驟b中，將步驟a中所得溶液在水熱釜中，在溫度為180~220°C之間加 熱，冷卻后經離心處理和洗滌處理，在60~80°C溫度范圍內干燥10~30小時，制得水合氧 化鎢納米棒陣列；
[0016] 進一步，在溫度為200°C之間加熱，冷卻后經離心處理和洗滌處理6-8次，在70°C 溫度范圍內干燥20小時。
[0017] 本發明的有益效果：本發明的無模板制備水合氧化鎢納米棒陣列的方法，實現無 模板條件下水合氧化鎢納米棒陣列的制備，簡化工藝流程，通過該方法制得具有特殊納米 棒陣列結構的水合氧化鎢納米棒陣列，具有更加優異的物理化學性能，且該方法不需要經 過高溫、煅燒之類的前處理，合成溫度較低，從而減少了能耗和反應成本。
【附圖說明】
[0018] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述：
[0019] 圖1為水合氧化鎢納米棒陣列的低倍掃描電鏡照片；
[0020] 圖2為水合氧化鎢納米棒陣列的高倍掃描電鏡照片。
【具體實施方式】
[0021] 實施例一
[0022] a:向50ml無水乙醇中添加100ml去離子水，攪拌后向其中加入3. 3g的 Na2TO4 ? 2H20,用磁力攪拌器攪拌30分鐘；向上述溶液加入2. 52g草酸固體，用磁力攪拌器 攪拌30分鐘后用65 %硝酸溶液調節PH至1 ;
[0023] b:將上述溶液放入水熱釜中，在200°C加熱后隨爐冷卻，再將所得溶液離心和洗 滌處理8次，然后在80°C干燥30小時，即可得到水合氧化鎢納米棒陣列。
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