隨著社會的發(fā)展,三氧化鎢(WO3)因具有電致變色性、光致變色、氣致變色等特殊性能而被廣泛運用在電池、陶瓷原料、靶材原料和調(diào)光玻璃等諸多領(lǐng)域,且因WO3的應(yīng)用領(lǐng)域不同,其制備方法可根據(jù)需要靈活選擇。WO3大致有以下幾種較為熟知的制備方法:水熱合成法、溶膠凝膠法、沉淀法、模板法、氣液反應(yīng)法和微乳液法等。
一、水熱合成法
水熱合成法指的是密閉容器中的反應(yīng)物在一定溫度(100-1000℃)和壓力(10-100MPa)條件下,利用水溶液中發(fā)生的反應(yīng)而進行的物質(zhì)合成,使通常難溶或不溶的物質(zhì)溶解并且重結(jié)晶而進行無機合成與材料處理的一種有效制備方法。如利用鹽酸(HCl)酸化鎢酸鈉(Na2WO4)溶液,在130-200℃水熱反應(yīng)1-5天,最終可以得到粒度分布均勻的三氧化鎢。
二、溶膠凝膠法
溶膠凝膠法是一種由金屬有機化合物、金屬無機化合物或兩者的混合物經(jīng)過溶液、溶膠、凝膠而固化,再經(jīng)過熱處理工藝而形成氧化物或其他化合物的制備方法。它能夠比較容易調(diào)控制備參數(shù),從而得到各種物化性質(zhì)可控的催化材料。如以鎢酸鈉為原料,加入鹽酸制成溶膠后,再加入十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)表面活性劑,得到凝聚體,干燥、鍛燒,最后得到粒徑為31-45nm的三氧化鎢粉體。
三、沉淀法
沉淀法一般是在溶液狀態(tài)下將不同化學(xué)成分的物質(zhì)混合,其基本原理是在鹽溶液中加入適當(dāng)?shù)某恋韯┑玫角膀?qū)體沉淀物,沉淀物經(jīng)干燥、灼燒形成納米粉體。沉淀法又分為共沉淀法和化學(xué)沉淀法,共沉淀法主要指溶膠-共沉淀法。
(1)溶膠-共沉淀法:以WC16和TiCl4混合物為原料,加入氨水和表面活性劑,使之形成W(OH)6和Ti(OH)4,離心分離、鍛燒,得到3-9nm三氧化鎢;
(2)化學(xué)沉淀法:以(NH4)10W12O41?5H2O為原料,制得H2WO4,再經(jīng)脫水、鍛燒制得三氧化鎢陶瓷粉體,粉體粒徑更均勻。
四、模板法
模板法是對晶體的形貌和尺寸進行控制的一類重要制備方法,通常是用孔徑為納米級的多孔材料作為模板,通過物理或化學(xué)的方法將相關(guān)材料沉積到模板的孔中或表面而后移去模板,得到具有模板規(guī)范形貌與尺寸的納米材料。如往鎢酸鈉溶液中通入氮氣,攪拌并加入鹽酸,將洗滌后的沉淀物用草酸溶液回溶,得到三氧化鎢溶膠。將AAO模板浸入其中一段時間,取出沖洗,鍛燒冷卻,得到高度有序的呈納米管狀的三氧化鎢粉體。(AAO無機膜,英文為Anodic Aluminum Oxide,又稱為AAO模板,或多孔陽極氧化鋁模板,因此又簡稱氧化鋁模板,AAM模板,PAA模板等,廣泛用于過濾。)
五、氣液反應(yīng)法
氣液反應(yīng)法指通入氣體到鹽溶液中得到前驅(qū)體的沉淀物,再將沉淀物經(jīng)干燥之后形成超細(xì)微粉的制備方法。以鎢酸鈉為原料,加入乙醇或蒸餾水后攪拌溶解,將通入鹽酸氣體產(chǎn)生的懸浮液靜置、離心分離、洗滌、干燥后研磨,得到粒度分布均勻、分散性好、形狀不規(guī)則的三氧化鎢粉體,平均粒徑在100nm以下。
六、微乳液法
微乳液法是近年來發(fā)展起來的制備Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體納米粒子的新制備方法,它通常由表面活性劑、助表面活性劑、溶劑和水(或水溶液)組成。在此體系中,兩種互不相溶的連續(xù)介質(zhì)被表面活性劑雙親分子分割成微小空間形成微型反應(yīng)器,其大小可控制在納米級范圍,反應(yīng)物在體系中反應(yīng)生成固相粒子。將正丁醇、CTAB和環(huán)己烷攪拌混勻,加入鎢酸鈉水溶液攪拌后得到微乳液。在超聲振蕩條件下,加入增溶有鹽酸的微乳液后,將陳化數(shù)小時后析出少量白色膠狀沉淀離心分離,再將沉淀物分別用適量的無水乙醇或丙酮混合液、蒸餾水依次洗滌。將沉淀物在105℃下干燥,研細(xì)成白色粉末。鍛燒后平均粒徑在40-65nm的球形微粒。