一种丝状隧道型钨酸钾及其制备方法

摘要

一种丝状隧道型钨酸钾及其制备方法，将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，混合均匀，得到溶液B。调节溶液B的pH值至3～6，在温度为140～220℃下水热处理6～24h，将反应液过滤的沉淀，沉淀经洗涤、干燥，得到丝状隧道型钨酸钾微晶。该微晶的组成表达式为K10W12O41·11H2O。该方法操作简单、合成温度低、反应时间短，重复性高，经本方法制得的丝状钨酸钾的制备方法结晶性能好，纯度高，形貌和尺寸可控。

权利要求

1.一种丝状隧道型钨酸钾，其特征在于:其表达式为K 10ff12041.IlH2O,单根丝状隧道型妈酸钾的直径为0.03〜0.1 μ m，长度为0.2〜2 μ m。

2.一种如权利要求1所述的丝状隧道型钨酸钾的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)将WO3加入到1.5〜3mol/L的KOH水溶液中得到溶液A ; 2)向溶液A中加入浓度为0.233〜0.579g/mL的KCl水溶液，混合均匀，得到溶液B ;其中，溶液B中含有的W和K的摩尔比为(I:20)〜(I:60); 3)将溶液B的pH值调节至3〜6，在水热反应釜中于140〜220°C下水热处理6〜24h，得到含沉淀的反应液；将反应液过滤分离出其中的沉淀，然后将沉淀洗涤、干燥，得到丝状隧道型钨酸钾微晶。

3.根据权利要求2所述的丝状隧道型钨酸钾的制备方法，其特征在于:所述的步骤I)中每克WO3中加入5〜1mL的KOH水溶液。

4.根据权利要求2所述的丝状隧道型钨酸钾的制备方法，其特征在于:所述的步骤3)中PH值调节是采用浓度为2〜3mol/L的盐酸。

5.根据权利要求2所述的丝状隧道型钨酸钾的制备方法，其特征在于:所述的步骤3)水热反应釜的填充比为60〜70%。

说明书

一种丝状隧道型钨酸钾及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种丝状隧道型钨酸钾及其制备方法。

背景技术

[0002] 钨酸盐纳米材料的应用范围很广，可应用到光致发光领域、温度传感器领域、光催化领域、磁性器件领域和光伏电化学电池领域等。钨酸钾在光伏电化学电池领域中，可作为电解液的一种添加剂，由于它可以有效的阻止电池阳极的熔解，因此可以延长电池的寿命[Seiji Terada, Kenjin Higaki, Ikuo Nagashima, et al.Addit1n ofpotassium tungstate to the electrolyte of a molten carbonate fuel cell[J].Journal of Power Sources 831999178 - 185.];也可作为电池材料中嵌入裡、钠等离子的载体，使得电池储电性能得以提高[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，国内外提出的钨酸钾的制备方法包括固相合成法和水溶液合成方法。固相合成方法烧结温度较高，保温时间较长，产物纯度不高。根据谢会东发表的无水钨酸钾的合成研究，固相法选择的最佳烧结温度为845 °C，最佳反应时间为24h，通过对样品XRD分析可得产物纯度不高[谢会东，沈德忠，王晓青，沈光球.无水钨酸钾的合成研究[J].NorganicChemicals Industry, 2005, 37 (11): 18-19.]。水溶液合成方法也具有一定的缺陷，其制备周期较长，一般需要数天才可制备出所需样品[WANG Z1-liang, WANC Jing-ping, BOYan.Synthesis and Crystal Structure AImIysis of K10[H2W12O42].IIH20.ChemicalResearch.2001, 12(4): 5-8.]

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种丝状隧道型钨酸钾及其制备方法，该方法操作简单、合成温度低、反应时间短，重复性高，经本方法制得的丝状钨酸钾的制备方法结晶性能好，纯度高，形貌和尺寸可控。

[0005] 为了达到上述目的，本发明丝状隧道型钨酸钾，其表达式为K1idW12O41.IlH2O,单根丝状隧道型妈酸钾的直径为0.03〜0.1 μ m，长度为0.2〜2 μ m。

[0006] —种所述的丝状隧道型钨酸钾的制备方法，包括以下步骤:

[0007] I)将WO3加入到1.5〜3mol/L的KOH水溶液中得到溶液A ；

[0008] 2)向溶液A中加入到浓度为0.233〜0.579g/mL的KCl水溶液，混合均匀，得到溶液B ;其中，溶液B中含有的W和K的摩尔比为(1:20)〜(I:60);

[0009] 3)将溶液B的pH值调节至3〜6，在水热反应釜中于140〜220°C下水热处理6〜24h，得到含沉淀的反应液；将反应液过滤分离出其中的沉淀，然后将沉淀洗涤、干燥，得到丝状隧道型钨酸钾微晶。

[0010] 所述的步骤I)中每克WO3中加入5〜1mL的KOH水溶液。

[0011] 所述的步骤3)中pH值调节是采用浓度为2〜3mol/L的盐酸。

[0012] 所述的步骤3)水热反应釜的填充比为60〜70%。

[0013] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于:

[0014] 本发明提供的制备方法是以WO3作为钨源，用KOH水溶液将其溶解，然后加入KCl水溶液，调节溶液的PH值，再在140〜220°C下进行水热结晶反应，制得丝状隧道型钨酸钾微晶；本发明反应条件温和，所需温度较低，并且工艺步骤简单，重复性高，有利于工业化生产，且本发明能够通过控制反应过程中的溶液的W/K的摩尔比、pH值和水热反应的温度来调节产物的形貌和尺寸，使得制备出的产品具有较高的纯度。通过XRD衍射图谱，可以清晰的反映出由本发明制得的KwW12O41.IlH2O粒子呈现隧道型结构；通过扫描电镜照片可以看出，该隧道型结构的KiqW12O41.IlH2O粒子形貌为丝状，单根丝状直径为0.03〜0.1 μ m，长度为0.2〜2 μΐϋο

附图说明

[0015]图1为本发明制备的钨酸钾粒子的X射线衍射XRD图谱；

[0016] 图2为本发明制备的钨酸钾粒子的扫描电镜SHM照片。

具体实施方式

[0017] 实施例1:

[0018] I)将Ig的WO3加入到10mL、1.5mol/L的KOH水溶液中得到溶液A ；

[0019] 2)向溶液A中加入到浓度为0.233g/mL的KCl水溶液，混合均匀，得到溶液B ;其中，溶液B中含有的W和K的摩尔比为1:20 ;

[0020] 3)用浓度为2mol/L的盐酸将溶液B的pH值调节至4，控制填充比为60%，在水热反应釜中于200°C下水热处理12h，得到含沉淀的反应液；将反应液过滤分离出其中的沉淀，然后将沉淀洗涤、干燥，得到丝状隧道型钨酸钾微晶。

[0021] 本实例所得到的钨酸钾丝状直径为0.05um，长度为0.6um。

[0022] 实施例2:

[0023] I)将Ig的WO3加入到10mL、1.5mol/L的KOH水溶液中得到溶液A ；

[0024] 2)向溶液A中加入到浓度为0.579g/mL的KCl水溶液，混合均匀，得到溶液B ;其中，溶液B中含有的W和K的摩尔比为1:40 ;

[0025] 3)用浓度为2mol/L的盐酸将溶液B的pH值调节至4，控制填充比为60%，在水热反应釜中于200°C下水热处理12h，得到含沉淀的反应液；将反应液过滤分离出其中的沉淀，然后将沉淀洗涤、干燥，得到丝状隧道型钨酸钾微晶。

[0026] 本实例所得到的钨酸钾丝状直径为0.08um，长度为lum。

[0027] 实施例3:

[0028] I)将Ig的WO3加入到10mL、1.5mol/L的KOH水溶液中得到溶液A ；

[0029] 2)向溶液A中加入到浓度为0.579g/mL的KCl水溶液，混合均匀，得到溶液B ;其中，溶液B中含有的W和K的摩尔比为1:40 ;

[0030] 3)用浓度为2mol/L的盐酸将溶液B的pH值调节至5，控制填充比为60%，在水热反应釜中于200°C下水热处理12h，得到含沉淀的反应液；将反应液过滤分离出其中的沉淀，然后将沉淀洗涤、干燥，得到丝状隧道型钨酸钾微晶。

[0031] 本实例所得到的钨酸钾丝状直径为0.07um，长度为lum。

[0032] 实施例4:

[0033] I)将Ig的WO3加入到10mL、1.5mol/L的KOH水溶液中得到溶液A ；

[0034] 2)向溶液A中加入到浓度为0.579g/mL的KCl水溶液，混合均匀，得到溶液B ;其中，溶液B中含有的W和K的摩尔比为1:40 ;

[0035] 3)用浓度为2mol/L的盐酸将溶液B的pH值调节至6，控制填充比为60%，在水热反应釜中于200°C下水热处理12h，得到含沉淀的反应液；将反应液过滤分离出其中的沉淀，然后将沉淀洗涤、干燥，得到丝状隧道型钨酸钾微晶。

[0036] 本实例所得到的钨酸钾丝状直径为0.05um，长度为1.5um。

[0037] 实施例5:

[0038] I)将Ig的WO3加入到lmL、3mol/L的KOH水溶液中得到溶液A ；

[0039] 2)向溶液A中加入到浓度为0.45g/mL的KCl水溶液，混合均匀，得到溶液B ;其中，溶液B中含有的W和K的摩尔比为1:60 ;

[0040] 3)用浓度为3mol/L的盐酸将溶液B的pH值调节至3，控制填充比为70%，在水热反应釜中于140°C下水热处理24h，得到含沉淀的反应液；将反应液过滤分离出其中的沉淀，然后将沉淀洗涤、干燥，得到丝状隧道型钨酸钾微晶。

[0041] 实施例6:

[0042] I)将Ig的WO3加入到7mL、2mol/L的KOH水溶液中得到溶液A ；

[0043] 2)向溶液A中加入到浓度为0.45g/mL的KCl水溶液，混合均匀，得到溶液B ;其中，溶液B中含有的W和K的摩尔比为1:60 ;

[0044] 3)用浓度为2.5mol/L的盐酸将溶液B的pH值调节至4，控制填充比为65%，在水热反应釜中于220°C下水热处理6h，得到含沉淀的反应液；将反应液过滤分离出其中的沉淀，然后将沉淀洗涤、干燥，得到丝状隧道型钨酸钾微晶。

[0045]由图1可以看出，本发明制得的丝状隧道型钨酸钾微晶的XRD衍射图谱可以清晰的反映出由本发明制得的K1idW12O41.IlH2O粒子呈现隧道型结构；通过扫描电镜照片图2可以看出，该隧道型结构的KiqW12O41.IlH2O粒子形貌为丝状，单根丝状直径为0.03〜0.1 μ m，长度为0.2〜2 μπι。