一种高分散和高孔隙率的钼钨纳米复合粉体的制备方法转让专利

申请号 : CN202211165175.9

文献号 : CN115229180B

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发明人 : 周世超张于胜孙国栋印涛潘晓龙赵彬

申请人 : 西安稀有金属材料研究院有限公司

摘要 :

本发明公开了一种高分散和高孔隙率的钼钨纳米复合粉体的制备方法,该方法包括:一、将无定形裂解碳改性,将三氧化钼破碎;二、将三氧化钼颗粒、无定形裂解碳颗粒、活性剂、乙醇和去离子水进行混合;三、将浆料干燥和超高速搅拌;四、将纳米复合粉分段热处理和超高速搅拌;五、将纳米混合粉加热并加入偏钨酸铵溶液,再超高速搅拌;六、将纳米复合粉体热还原,得到高分散和高孔隙的钼钨纳米复合粉体。本发明采用液相预混合结合超高速搅拌混合的方法将原料混合均匀,通过加热处理和边搅拌边掺入偏钨酸铵溶液,获得纳米复合粉体,最后进行多段氢气还原,将钨酸铵纳米颗粒还原为钨纳米颗粒,将氧化钼还原为钼,得到高分散和高孔隙的钼钨纳米复合粉体。

权利要求 :

1.一种高分散和高孔隙率的钼钨纳米复合粉体的制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:步骤一、将无定形裂解碳进行粒度和活性位点的调节和改性,得到无定形裂解碳颗粒,然后将三氧化钼进行破碎,得到三氧化钼颗粒;所述粒度和活性位点的调节和改性为进行超声波处理、摩擦处理、等离子体处理或微波处理;

步骤二、将步骤一中得到的三氧化钼颗粒、步骤一中得到的无定形裂解碳颗粒、活性剂、乙醇和去离子水进行混合,得到浆料;

步骤三、将步骤二中得到的浆料进行干燥,然后进行超高速搅拌,得到无定形裂解碳颗粒@三氧化钼的纳米复合粉;

步骤四、将步骤三中得到的纳米复合粉进行分段热处理,然后进行超高速搅拌,得到核壳结构的钼@二氧化钼的纳米混合粉;所述分段热处理的过程为:先加热至400℃ 600℃后~进行保温,然后再加热至800℃ 1000℃后进行保温;所述分段热处理中每段的保温时间均~大于1h,升温速率小于30℃/min,气氛为真空或惰性气体;

步骤五、将步骤四中得到的纳米混合粉进行加热,然后边搅拌边向其中逐滴加入偏钨酸铵溶液,再进行超高速搅拌,得到多级核壳结构的混杂偏钨酸铵、二氧化钼和钼的纳米复合粉体;

步骤六、将步骤五中得到的混杂偏钨酸铵、二氧化钼和钼的纳米复合粉体在氢气气氛下进行热还原,得到高分散和高孔隙的钼钨纳米复合粉体;所述热还原的过程为:先加热至

500℃ 700℃后保温30min以上,然后加热至720℃ 950℃后保温30min以上。

~ ~

2.根据权利要求1所述的一种高分散和高孔隙率的钼钨纳米复合粉体的制备方法,其特征在于,步骤一中所述无定形裂解碳为气相或固相碳源裂解生成,为无定形结构,比表面3

积大于150g/cm。

3.根据权利要求1所述的一种高分散和高孔隙率的钼钨纳米复合粉体的制备方法,其特征在于,步骤一中所述三氧化钼的质量纯度大于99.9%,所述破碎为进行超声波处理或球3

磨处理,所述三氧化钼颗粒的松装密度小于1g/cm。

4.根据权利要求1所述的一种高分散和高孔隙率的钼钨纳米复合粉体的制备方法,其特征在于,步骤二中所述浆料中无定形裂解碳颗粒的质量为三氧化钼颗粒质量的7% 13%,~所述浆料中活性剂的质量为三氧化钼颗粒质量的0.2% 0.5%。

~

5.根据权利要求1所述的一种高分散和高孔隙率的钼钨纳米复合粉体的制备方法,其特征在于,步骤二中所述活性剂通过质量比为1:1的聚乙二醇和聚乙烯醇配制而成。

6.根据权利要求1所述的一种高分散和高孔隙率的钼钨纳米复合粉体的制备方法,其3

特征在于,步骤三中所述纳米复合粉的松装密度小于0.7g/cm。

7.根据权利要求1所述的一种高分散和高孔隙率的钼钨纳米复合粉体的制备方法,其特征在于,步骤三、步骤四和步骤五中所述超高速搅拌的搅拌转速均大于5000r/min,搅拌时间均不小于30s。

8.根据权利要求1所述的一种高分散和高孔隙率的钼钨纳米复合粉体的制备方法,其3

特征在于,步骤四中所述纳米混合粉的松装密度小于0.55g/cm,孔隙率大于85%。

9.根据权利要求1所述的一种高分散和高孔隙率的钼钨纳米复合粉体的制备方法,其特征在于,步骤五中所述偏钨酸铵溶液采用的偏钨酸铵的质量纯度大于99.95%,所述偏钨酸铵溶液中偏钨酸铵的浓度小于0.5g/mL,所述偏钨酸铵溶液的液滴平均粒度小于1μm;所3

述偏钨酸铵、二氧化钼和钼的纳米复合粉体的松装密度小于0.6g/cm,孔隙率大于85%。

10.根据权利要求1所述的一种高分散和高孔隙率的钼钨纳米复合粉体的制备方法,其3

特征在于,步骤六中所述钼钨纳米复合粉体的松装密度小于0.5g/cm ,孔隙率大于95%。

说明书 :

一种高分散和高孔隙率的钼钨纳米复合粉体的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于纳米粉体材料制备技术领域,具体涉及一种高分散和高孔隙率的钼钨纳米复合粉体的制备方法。

背景技术

[0002] 金属钼具有许多优异的特性,如:其具有非常高的熔点、较高的高温强度、弹性模量、导电率、导热性和耐腐蚀性,膨胀系数小、蒸气压小并且蒸发速率小,较高的溅射阀值等特点。凭借着这些优异的特性,钼及其合金材料在核工业、军工、电子电气、化学工业和冶金工业等许多领域有着非常关键的应用。随着科技的日益发展,这些领域对钼性能提高的需求日益增加。许多研究者提出了一系列改善钼材料性能的方法,如:固溶强化、晶粒细化、弥散强化和变形强化等。目前,粉末冶金法是制备钼及其合金材料的主要方法,而钼粉的特性(如粒度)和成分对钼的烧结及组织和性能有决定性的影响。因此,钼粉粒度和成分调控是所有强化手段的基础。
[0003] 钨与钼属于同族元素,具有相似的特性和晶体结构,钨钼之间一方面可以任意比例固溶,另一方面可以形成结合力较强的共格结构。因此,在钼合金中添加钨固溶或共格弥散是优化钼组织结构和提高性能的方式之一。目前,制备钼钨复合粉体的主要方法有钼钨粉体混合法,混合氧化钼和氧化钨还原法等。但是,当前制备钨钼复合粉体一般只能达到微米级的尺寸,而且钨钼之间的混合也仅仅可以达到微米级的混合,无法充分发挥出掺杂钨的优势。此外,由于该钼钨粉产品的粒度大、混合不均匀和烧结活性低,通常需要在2000℃左右的较高烧结温度进行长时间烧结才能获得较为致密的样品,难以满足制备高性能微纳结构钼钨合金材料的需求。
[0004] 综上,纳米级钼钨复合粉体在粒度、分散性、孔隙率调控和混料均匀性控制上均存在较大的技术问题。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足,提供一种高分散和高孔隙率的钼钨纳米复合粉体的制备方法。该方法以无定形裂解碳和三氧化钼为原料,采用液相预混合结合超高速搅拌混合的方法将原料混合均匀,通过进行分段热处理得到钼@二氧化钼的纳米混合粉,通过加热处理和边搅拌边掺入偏钨酸铵溶液,获得混杂偏钨酸铵、二氧化钼和钼的纳米复合粉体,最后进行多段氢气还原,将钨酸铵纳米颗粒还原为钨纳米颗粒,将氧化钼还原为钼,得到高分散和高孔隙的钼钨纳米复合粉体。
[0006] 为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种高分散和高孔隙率的钼钨纳米复合粉体的制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
[0007] 步骤一、将无定形裂解碳进行粒度和活性位点的调节和改性,得到无定形裂解碳颗粒,然后将三氧化钼进行破碎,得到三氧化钼颗粒;
[0008] 步骤二、将步骤一中得到的三氧化钼颗粒、步骤一中得到的无定形裂解碳颗粒、活性剂、乙醇和去离子水进行混合,得到浆料;
[0009] 步骤三、将步骤二中得到的浆料进行干燥,然后进行超高速搅拌,得到无定形裂解碳颗粒@三氧化钼的纳米复合粉;
[0010] 步骤四、将步骤三中得到的纳米复合粉进行分段热处理,然后进行超高速搅拌,得到核壳结构的钼@二氧化钼的纳米混合粉;所述分段热处理的过程为:先加热至400℃ 600~℃后进行保温,然后再加热至800℃ 1000℃后进行保温;
~
[0011] 步骤五、将步骤四中得到的纳米混合粉进行加热,然后边搅拌边向其中逐滴加入偏钨酸铵溶液,再进行超高速搅拌,得到多级核壳结构的混杂偏钨酸铵、二氧化钼和钼的纳米复合粉体;
[0012] 步骤六、将步骤五中得到的混杂偏钨酸铵、二氧化钼和钼的纳米复合粉体在氢气气氛下进行热还原,得到高分散和高孔隙的钼钨纳米复合粉体。
[0013] 本发明以无定形裂解碳和三氧化钼为原料,通过对它们进行活性、分散性、粒度进行调节,得到高缺陷、高反应活性、细粒度和高分散性的无定形裂解碳颗粒,相比于传统还原剂,这种处理后的碳在形核、粒度和均匀性调控具有非常显著的优势,可以显著降低反应温度、反应时间、提高异质形核率和减少二氧化钼和钼的粒度,此外,对三氧化钼也进行了分散性和粒度调节,可以进一步改善其反应过程中的传输效率和产物的均匀性;本发明采用液相预混合结合超高速搅拌混合的方法将原料混合均匀,在超高速搅拌的作用下高活性的无定形裂解碳颗粒与三氧化钼可以达到接近纳米级的混合,而且可以破碎团聚并极大的提高原料的孔隙率,为后续生成气体的排出和避免产物纳米颗粒聚结生长创造非常好的条件,进而显著改善产物的粒度、孔隙率和分散性;本发明将高分散和高孔隙率的三氧化钼和高活性无定形裂解碳颗粒的混合物进行分段热处理得到高分散和高孔隙率的纳米二氧化钼和钼的混合物,然后将混合物加热处理,边搅拌边向其中掺入钼酸铵溶液液滴,干燥后析出钨酸铵纳米颗粒,由于获得的纳米二氧化钼和钼混合物具有非常高的孔隙率、分散性和比表面积,超细的钨酸铵液滴容易迁移分散得到纳米级混合的复合前驱体,为高分散和高孔隙率的纳米钼钨复合粉;而且由于前驱体加热到一定的温度,钨酸铵液滴与热料接触后可以快速干燥析出,有效避免物料的结块团聚,提高产物的分散性;本发明将高分散和高孔隙率的偏钨酸铵、二氧化钼和钼纳米复合粉体,进行氢气还原,将钨酸铵纳米颗粒还原为钨纳米颗粒,将氧化钼还原为钼,其中由于具有非常高的孔隙率,一方面氢气容易扩散至料层内部进行反应,另一方面生成的水蒸气比较容易扩散出去,降低了料层中的水蒸气浓度,避免的钨和钼纳米颗粒与水蒸气反应,此外,已经存在的钨和钼纳米颗粒可以作为还原过程中钼化学气相沉积的基底,可以达到减少钼粒度和提高分散性的目的,得到了高分散和高孔隙率的钼钨纳米复合粉体。
[0014] 上述的一种高分散和高孔隙率的钼钨纳米复合粉体的制备方法,其特征在于,步骤一中所述无定形裂解碳为气相或固相碳源裂解生成,为无定形结构,比表面积大于150g/3
cm ;所述粒度和活性位点的调节和改性为进行超声波处理、摩擦处理、等离子体处理或微波处理。本发明通过采用气相或固相碳源裂解生成的无定形裂解碳,并进行活性、分散性、粒度进行调节,得到高缺陷、高反应活性、细粒度和高分散性的无定形裂解碳颗粒,处理后的碳在形核、粒度和均匀性调控具有非常显著的优势,可以显著降低反应温度、反应时间、提高异质形核率和减少二氧化钼和钼的粒度。
[0015] 上述的一种高分散和高孔隙率的钼钨纳米复合粉体的制备方法,其特征在于,步骤一中所述三氧化钼的质量纯度大于99.9%,所述破碎为进行超声波处理或球磨处理,所述3
三氧化钼颗粒的松装密度小于1g/cm。本发明通过控制三氧化钼的质量纯度保证了不引入杂质,通过破碎对三氧化钼也进行了分散性和粒度调节,进一步改善其反应过程中的传输效率和产物的均匀性,通过控制三氧化钼颗粒的松装密度保证了破碎后的三氧化钼颗粒具有较高的分散性,实现高分散。
[0016] 上述的一种高分散和高孔隙率的钼钨纳米复合粉体的制备方法,其特征在于,步骤二中所述浆料中无定形裂解碳颗粒的质量为三氧化钼颗粒质量的7% 13%,所述浆料中活~性剂的质量为三氧化钼颗粒质量的0.2% 0.5%。本发明通过控制浆料中成分的比例,保证了~
能够获得分散性和孔隙率优异的钼@二氧化钼的纳米混合粉。
[0017] 上述的一种高分散和高孔隙率的钼钨纳米复合粉体的制备方法,其特征在于,步骤二中所述活性剂通过质量比为1:1的聚乙二醇和聚乙烯醇配制而成。本发明中活性剂的加入的主要是进一步对原料进行表面改性处理,以提高原料的分散性和后续提高空隙率,通过采用聚乙二醇和聚乙烯醇作为活性剂在达到热处理温度前脱除,不对后续反应产生影响。
[0018] 上述的一种高分散和高孔隙率的钼钨纳米复合粉体的制备方法,其特征在于,步3
骤三中所述纳米复合粉的松装密度小于0.7g/cm 。优选的松装密度代表了纳米复合粉具有较高的孔隙率,为后续的偏钨酸铵的掺杂提供优异的条件。
[0019] 上述的一种高分散和高孔隙率的钼钨纳米复合粉体的制备方法,其特征在于,步骤三、步骤四和步骤五中所述超高速搅拌的搅拌转速均大于5000r/min,搅拌时间均不小于30s。本发明通过控制超高速搅拌的参数使高活性的无定形裂解碳颗粒与三氧化钼可以达到接近纳米级的混合,破碎团聚并极大的提高原料的孔隙率,为后续生成气体的排出和避免产物纳米颗粒聚结生长创造非常好的条件,进而显著改善产物的粒度、孔隙率和分散性,优选的转速和时间可以获得优异的孔隙率和松装密度。
[0020] 上述的一种高分散和高孔隙率的钼钨纳米复合粉体的制备方法,其特征在于,步骤四所述分段热处理中每段的保温时间均大于1h,升温速率小于30℃/min,气氛为真空或3
惰性气体;所述纳米混合粉的松装密度小于0.55g/cm ,孔隙率大于85%。本发明通过控制分段热处理的参数,兼顾还原效率和还原产物粒度和成分质量,有效避免二氧化碳产物与二氧化钼和钼之间的反应,进而避免产物发生结块和分散性差的问题,纳米级二氧化钼和钼的混合物具有稳定的多孔纳米混杂结构,其在优选的温度和时间不会发生聚结生长导致团聚、粒度增加和分散性恶化等问题,优选的松装密度和孔隙率可以为钨酸铵液滴的纳米级均匀掺入创造较好的条件,得到的产物的主要物相组成为纳米级二氧化钼和钼。
[0021] 上述的一种高分散和高孔隙率的钼钨纳米复合粉体的制备方法,其特征在于,步骤五中所述偏钨酸铵溶液采用的偏钨酸铵的质量纯度大于99.95%,所述偏钨酸铵溶液中偏钨酸铵的浓度小于0.2g/mL,所述偏钨酸铵溶液的液滴平均粒度小于1μm;所述偏钨酸铵、二3
氧化钼和钼的纳米复合粉体的松装密度小于0.6g/cm ,孔隙率大于85%。本发明将纳米混合粉加热处理,边搅拌边向其中逐滴的掺入偏钨酸铵溶液液滴,干燥后析出钨酸铵纳米颗粒,由于获得的纳米二氧化钼和钼混合物具有非常高的孔隙率、分散性和比表面积,超细的钨酸铵液滴容易迁移分散得到纳米级混合的复合前驱体,为高分散和高孔隙率的纳米钼钨复合粉;而且由于前驱体加热到一定的温度,钨酸铵液滴与热料接触后可以快速干燥析出,有效避免物料的结块团聚,提高产物的分散性。
[0022] 上述的一种高分散和高孔隙率的钼钨纳米复合粉体的制备方法,其特征在于,步骤六中所述热还原的过程为:先加热至500℃ 700℃后保温30min以上,然后加热至720℃~ ~3
950℃后保温30min以上;所述钼钨纳米复合粉体的松装密度小于0.5g/cm ,孔隙率大于
95%。本发明的热还原为进行多段氢气还原,在加热至500℃ 700℃之前将钨酸铵纳米颗粒~
还原为钨纳米颗粒,在加热至720℃ 950℃将氧化钼还原为钼,其中由于具有非常高的孔隙~
率,一方面氢气容易扩散至料层内部进行反应,另一方面生成的水蒸气比较容易扩散出去,降低了料层中的水蒸气浓度,避免的钨和钼纳米颗粒与水蒸气反应,此外,已经存在的钨和钼纳米颗粒可以作为还原过程中钼化学气相沉积的基底,可以达到减少钼粒度和提高分散性的目的,保证了最终形成钼钨纳米复合粉体,通过控制钼钨纳米复合粉体的松装密度小
3
于0.5g/cm ,即为保证了钼钨纳米复合粉体具有高分散特性,通过控制钼钨纳米复合粉体的孔隙率大于95%,即为保证了钼钨纳米复合粉体具有高孔隙率。
[0023] 本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0024] 1、本发明将高分散和高孔隙率的三氧化钼和高活性无定形裂解碳颗粒的混合物进行分段热处理得到高分散和高孔隙率的纳米二氧化钼和钼的混合物,然后将混合物加热处理,然后边搅拌边向其中掺入钼酸铵溶液液滴,干燥后析出钨酸铵纳米颗粒,由于获得的纳米二氧化钼和钼混合物具有非常高的孔隙率、分散性和比表面积,超细的钨酸铵液滴容易迁移分散得到纳米级混合的复合前驱体,为高分散和高孔隙率的纳米钼钨复合粉;而且由于前驱体加热到一定的温度,钨酸铵液滴与热料接触后可以快速干燥析出,可以有效避免物料的结块团聚,提高产物的分散性。
[0025] 2、本发明将高分散和高孔隙率的偏钨酸铵、二氧化钼和钼纳米复合粉体,进行多段氢气还原,在500℃ 700℃之前将钨酸铵纳米颗粒还原为钨纳米颗粒,在720℃ 950℃将~ ~氧化钼还原为钼,其中由于具有非常高的孔隙率,一方面氢气容易扩散至料层内部进行反应,另一方面生成的水蒸气比较容易扩散出去,降低了料层中的水蒸气浓度,避免的钨和钼纳米颗粒与水蒸气反应,此外,已经存在的钨和钼纳米颗粒可以作为还原过程中钼化学气相沉积的基底,达到减少钼粒度和提高分散性的目的。
[0026] 3、本发明以无定形裂解碳和三氧化钼为原料,通过对它们进行活性、分散性、粒度进行调节,得到高缺陷、高反应活性、细粒度和高分散性的无定形裂解碳颗粒,相比于传统还原剂,这种处理后的碳在形核、粒度和均匀性调控具有非常显著的优势,显著降低反应温度、反应时间、提高异质形核率和减少二氧化钼和钼的粒度,对三氧化钼也进行了分散性和粒度调节,可以进一步改善其反应过程中的传输效率和产物的均匀性。
[0027] 4、本发明采用液相预混合结合超高速搅拌混合的方法将原料混合均匀,在超高速搅拌的作用下高活性的无定形裂解碳颗粒与三氧化钼可以达到接近纳米级的混合,而且可以破碎团聚并极大的提高原料的孔隙率,为后续生成气体的排出和避免产物纳米颗粒聚结生长创造非常好的条件,进而显著改善产物的粒度、孔隙率和分散性。
[0028] 5、本发明通过将复合粉体多次进行超高速搅拌提高孔隙率和活性位点,通过加热后使乙醇和水溶液更易挥发,避免纳米颗粒团聚的同时增大物料孔隙率,提高了物料形核率,细化了产物粒度;本发明所述方法具有设备要求简单、操作容易等优点,解决了纳米钼钨在粒度、分散性、孔隙率调控和混料均匀性可控制备技术的难题。
[0029] 下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

附图说明

[0030] 图1为本发明实施例1制备的核壳结构的钼@二氧化钼的纳米混合粉的SEM图。
[0031] 图2为本发明实施例1制备的钼钨纳米复合粉体的SEM图。
[0032] 图3为本发明实施例1制备的钼钨纳米复合粉体中Mo的EDS图。
[0033] 图4为本发明实施例1制备的钼钨纳米复合粉体中W的EDS图。

具体实施方式

[0034] 实施例1
[0035] 本实施例包括以下步骤:
[0036] 步骤一、将无定形裂解碳进行粒度和活性位点的调节和改性,得到无定形裂解碳颗粒,然后将三氧化钼进行破碎,得到三氧化钼颗粒;所述无定形裂解碳为气相或固相碳源3
裂解生成,为无定形结构,比表面积大于150g/cm ;所述粒度和活性位点的调节和改性为进行超声波处理、摩擦处理、等离子体处理或微波处理2h;所述三氧化钼的质量纯度大于
99.9%;所述破碎为以球料比为6:1,转速为250r/min的球磨6h;所述三氧化钼颗粒的松装密
3
度小于1g/cm;
[0037] 步骤二、将100g步骤一中得到的三氧化钼颗粒、13g步骤一中得到的无定形裂解碳颗粒和0.3g活性剂分散于100mL乙醇和去离子水组成的溶剂中,得到浆料;所述活性剂通过质量比为1:1的聚乙二醇和聚乙烯醇配制而成;
[0038] 步骤三、将步骤二中得到的浆料在90℃下烘干4h,然后进行超高速搅拌,得到无定形裂解碳颗粒@三氧化钼的纳米复合粉;所述超高速搅拌的搅拌转速为30000r/min,搅拌时3
间为200s;所述纳米复合粉的松装密度小于0.7g/cm;
[0039] 步骤四、将步骤三中得到的纳米复合粉进行分段热处理,然后进行超高速搅拌,得到核壳结构的钼@二氧化钼的纳米混合粉;所述分段热处理的过程为:先以2.5℃/min的升温速率加热至460℃后保温1.5h,然后以5℃/min的升温速率加热至830℃保温3h;所述分段3
热处理中气氛为Ar气;所述纳米混合粉的松装密度小于0.55g/cm ,孔隙率大于85%;所述分段热处理中纳米复合粉的厚度为12mm;所述超高速搅拌的搅拌转速为20000r/min,搅拌时间为300s;
[0040] 步骤五、将步骤四中得到的纳米混合粉加热至80℃,然后边搅拌边向其中逐滴加入偏钨酸铵溶液,再进行超高速搅拌,得到多级核壳结构的混杂偏钨酸铵、二氧化钼和钼的纳米复合粉体;所述偏钨酸铵溶液采用的偏钨酸铵的质量纯度大于99.95%,所述偏钨酸铵溶液中偏钨酸铵的浓度为0.5g/mL,所述偏钨酸铵溶液的液滴平均粒度小于1μm;所述偏钨3
酸铵、二氧化钼和钼的纳米复合粉体的松装密度小于0.5g/cm ,孔隙率大于95%;所述超高速搅拌的搅拌转速为20000r/min,搅拌时间为300s;
[0041] 步骤六、将步骤五中得到的混杂偏钨酸铵、二氧化钼和钼的纳米复合粉体在氢气气氛下进行热还原,得到高分散和高孔隙的钼钨纳米复合粉体;所述热还原的过程为:先以2.5℃/min的升温速率加热至600℃后保温2h,然后以5℃/min的升温速率加热至850℃后保温1h;所述热还原中混杂偏钨酸铵、二氧化钼和钼的纳米复合粉体的厚度为12mm。
[0042] 经检测,本实施例制备的钼钨纳米复合粉体的松装密度为0.4g/cm3,孔隙率为95%。
[0043] 图1为本实施例制备的核壳结构的钼@二氧化钼的纳米混合粉的SEM图,从图1中可以看出,粒度最小的颗粒即生成的纳米钼粉。
[0044] 图2为本实施例制备的钼钨纳米复合粉体的SEM图,图3为本实施例制备的钼钨纳米复合粉体中Mo的EDS图,图4为本实施例制备的钼钨纳米复合粉体中W的EDS图,从图2 图4~中可以看出钼钨纳米复合粉成分均匀、粒度细小且分散性高。
[0045] 实施例2
[0046] 本实施例包括以下步骤:
[0047] 步骤一、将无定形裂解碳进行粒度和活性位点的调节和改性,得到无定形裂解碳颗粒,然后将三氧化钼进行破碎,得到三氧化钼颗粒;所述无定形裂解碳为气相或固相碳源3
裂解生成,为无定形结构,比表面积大于150g/cm ;所述粒度和活性位点的调节和改性为进行超声波处理、摩擦处理、等离子体处理或微波处理1h;所述三氧化钼的质量纯度大于
99.9%;所述破碎为以球料比为6:1,转速为300r/min的球磨5h;所述三氧化钼颗粒的松装密
3
度小于1g/cm;
[0048] 步骤二、将100g步骤一中得到的三氧化钼颗粒、10g步骤一中得到的无定形裂解碳颗粒和0.2g活性剂分散于100mL乙醇和去离子水组成的溶剂中,得到浆料;所述活性剂通过质量比为1:1的聚乙二醇和聚乙烯醇配制而成;
[0049] 步骤三、将步骤二中得到的浆料在85℃下烘干5h,然后进行超高速搅拌,得到无定形裂解碳颗粒@三氧化钼的纳米复合粉;所述超高速搅拌的搅拌转速为30000r/min,搅拌时3
间为200s;所述纳米复合粉的松装密度小于0.7g/cm;
[0050] 步骤四、将步骤三中得到的纳米复合粉进行分段热处理,然后进行超高速搅拌,得到核壳结构的钼@二氧化钼的纳米混合粉;所述分段热处理的过程为:先以2.5℃/min的升温速率加热至450℃后保温1.5h,然后以5℃/min的升温速率加热至860℃保温2.5h;所述分3
段热处理中气氛为真空;所述纳米混合粉的松装密度小于0.55g/cm ,孔隙率大于85%;所述分段热处理中纳米复合粉的厚度为10mm;所述超高速搅拌的搅拌转速为30000r/min,搅拌时间为200s;
[0051] 步骤五、将步骤四中得到的纳米混合粉加热至85℃,然后边搅拌边向其中逐滴加入偏钨酸铵溶液,再进行超高速搅拌,得到多级核壳结构的混杂偏钨酸铵、二氧化钼和钼的纳米复合粉体;所述偏钨酸铵溶液采用的偏钨酸铵的质量纯度大于99.95%,所述偏钨酸铵溶液中偏钨酸铵的浓度为0.5g/mL,所述偏钨酸铵溶液的液滴平均粒度小于1μm;所述偏钨3
酸铵、二氧化钼和钼的纳米复合粉体的松装密度小于0.4g/cm ,孔隙率大于96%;所述超高速搅拌的搅拌转速为30000r/min,搅拌时间为200s;
[0052] 步骤六、将步骤五中得到的混杂偏钨酸铵、二氧化钼和钼的纳米复合粉体在氢气气氛下进行热还原,得到高分散和高孔隙的钼钨纳米复合粉体;所述热还原的过程为:先以2.5℃/min的升温速率加热至620℃后保温2h,然后以5℃/min的升温速率加热至800℃后保温1h;所述热还原中混杂偏钨酸铵、二氧化钼和钼的纳米复合粉体的厚度为10mm。
[0053] 经检测,本实施例制备的钼钨纳米复合粉体的松装密度为0.4g/cm3,孔隙率为97%。
[0054] 实施例3
[0055] 本实施例包括以下步骤:
[0056] 步骤一、将无定形裂解碳进行粒度和活性位点的调节和改性,得到无定形裂解碳颗粒,然后将三氧化钼进行破碎,得到三氧化钼颗粒;所述无定形裂解碳为气相或固相碳源3
裂解生成,为无定形结构,比表面积大于150g/cm ;所述粒度和活性位点的调节和改性为进行超声波处理、摩擦处理、等离子体处理或微波处理1h;所述三氧化钼的质量纯度大于
99.9%;所述破碎为以球料比为4:1,转速为350r/min的球磨4h;所述三氧化钼颗粒的松装密
3
度小于1g/cm;
[0057] 步骤二、将100g步骤一中得到的三氧化钼颗粒、9g步骤一中得到的无定形裂解碳颗粒和0.5g活性剂分散于100mL乙醇和去离子水组成的溶剂中,得到浆料;所述活性剂通过质量比为1:1的聚乙二醇和聚乙烯醇配制而成;
[0058] 步骤三、将步骤二中得到的浆料在80℃下烘干7h,然后进行超高速搅拌,得到无定形裂解碳颗粒@三氧化钼的纳米复合粉;所述超高速搅拌的搅拌转速为25000r/min,搅拌时3
间为250s;所述纳米复合粉的松装密度小于0.7g/cm;
[0059] 步骤四、将步骤三中得到的纳米复合粉进行分段热处理,然后进行超高速搅拌,得到核壳结构的钼@二氧化钼的纳米混合粉;所述分段热处理的过程为:先以2.5℃/min的升温速率加热至440℃后保温2h,然后以5℃/min的升温速率加热至900℃保温1.5h;所述分段3
热处理中气氛为真空;所述纳米混合粉的松装密度小于0.55g/cm ,孔隙率大于85%;所述分段热处理中纳米复合粉的厚度为8mm;所述超高速搅拌的搅拌转速为25000r/min,搅拌时间为250s;
[0060] 步骤五、将步骤四中得到的纳米混合粉加热至80℃,然后边搅拌边向其中逐滴加入偏钨酸铵溶液,再进行超高速搅拌,得到多级核壳结构的混杂偏钨酸铵、二氧化钼和钼的纳米复合粉体;所述偏钨酸铵溶液采用的偏钨酸铵的质量纯度大于99.95%,所述偏钨酸铵溶液中偏钨酸铵的浓度为0.5g/mL,所述偏钨酸铵溶液的液滴平均粒度小于1μm;所述偏钨3
酸铵、二氧化钼和钼的纳米复合粉体的松装密度小于0.4g/cm ,孔隙率大于96%;所述超高速搅拌的搅拌转速为25000r/min,搅拌时间为200s;
[0061] 步骤六、将步骤五中得到的混杂偏钨酸铵、二氧化钼和钼的纳米复合粉体在氢气气氛下进行热还原,得到高分散和高孔隙的钼钨纳米复合粉体;所述热还原的过程为:先以2.5℃/min的升温速率加热至630℃后保温1.5h,然后以5℃/min的升温速率加热至750℃后保温2h;所述热还原中混杂偏钨酸铵、二氧化钼和钼的纳米复合粉体的厚度为8mm。
[0062] 经检测,本实施例制备的钼钨纳米复合粉体的松装密度为0.4g/cm3,孔隙率为96%。
[0063] 实施例4
[0064] 本实施例包括以下步骤:
[0065] 步骤一、将无定形裂解碳进行粒度和活性位点的调节和改性,得到无定形裂解碳颗粒,然后将三氧化钼进行破碎,得到三氧化钼颗粒;所述无定形裂解碳为气相或固相碳源3
裂解生成,为无定形结构,比表面积大于150g/cm ;所述粒度和活性位点的调节和改性为进行超声波处理、摩擦处理、等离子体处理或微波处理1h;所述三氧化钼的质量纯度大于
99.9%;所述破碎为以球料比为4:1,转速为400r/min的球磨3h;所述三氧化钼颗粒的松装密
3
度小于1g/cm;
[0066] 步骤二、将100g步骤一中得到的三氧化钼颗粒、7g步骤一中得到的无定形裂解碳颗粒和0.3g活性剂分散于100mL乙醇和去离子水组成的溶剂中,得到浆料;所述活性剂通过质量比为1:1的聚乙二醇和聚乙烯醇配制而成;
[0067] 步骤三、将步骤二中得到的浆料在75℃下烘干10h,然后进行超高速搅拌,得到无定形裂解碳颗粒@三氧化钼的纳米复合粉;所述超高速搅拌的搅拌转速为20000r/min,搅拌3
时间为300s;所述纳米复合粉的松装密度小于0.7g/cm;
[0068] 步骤四、将步骤三中得到的纳米复合粉进行分段热处理,然后进行超高速搅拌,得到核壳结构的钼@二氧化钼的纳米混合粉;所述分段热处理的过程为:先以2.5℃/min的升温速率加热至420℃后保温2.5h,然后以5℃/min的升温速率加热至950℃保温1h;所述分段3
热处理中气氛为惰性气体;所述纳米混合粉的松装密度小于0.55g/cm ,孔隙率大于85%;所述分段热处理中纳米复合粉的厚度为5mm;所述超高速搅拌的搅拌转速为20000r/min,搅拌时间为300s;
[0069] 步骤五、将步骤四中得到的纳米混合粉加热至90℃,然后边搅拌边向其中逐滴加入偏钨酸铵溶液,再进行超高速搅拌,得到多级核壳结构的混杂偏钨酸铵、二氧化钼和钼的纳米复合粉体;所述偏钨酸铵溶液采用的偏钨酸铵的质量纯度大于99.95%,所述偏钨酸铵溶液中偏钨酸铵的浓度为0.5g/mL,所述偏钨酸铵溶液的液滴平均粒度小于1μm;所述偏钨3
酸铵、二氧化钼和钼的纳米复合粉体的松装密度小于0.3g/cm ,孔隙率大于97%;所述超高速搅拌的搅拌转速为20000r/min,搅拌时间为300s;
[0070] 步骤六、将步骤五中得到的混杂偏钨酸铵、二氧化钼和钼的纳米复合粉体在氢气气氛下进行热还原,得到高分散和高孔隙的钼钨纳米复合粉体;所述热还原的过程为:先以2.5℃/min的升温速率加热至650℃后保温1h,然后以5℃/min的升温速率加热至700℃后保温4h;所述热还原中混杂偏钨酸铵、二氧化钼和钼的纳米复合粉体的厚度为5mm。
[0071] 经检测,本实施例制备的钼钨纳米复合粉体的松装密度为0.3g/cm3,孔隙率为97%。
[0072] 以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。