石墨烯被称为“黑金”是目前被发现的最薄、强度最大、导热导电性能最强的新型纳米材料，是“新材料之王”， 甚至有科学家预言石墨烯将会“彻底改变21世纪”。非常有可能会掀起一场席卷全球，颠覆性的新技术革命。

 

太阳能是可再生能源，利用太阳能来将空气中的水分离为氢气和氧气，并以氢气作为一种新能源是有望解决目前能源匮乏以及环境问题，因此受到人们的广泛关注。在半导体中，能作为光催化制氢的材料，且具有性能稳定及低廉的成本特点的氧化钨成为了热门的研究材料。但是氧化钨（WO3）本身光生电子-空穴容易复合，限制了其光电性能，因此为了提高其光电转化性能常用的方式有半导体复合、表面敏化、贵金属沉积、离子掺杂等。将还原氧化石墨烯（RGO）作为电子的传递介质能提高半导体材料中的光电子迁移速率，大大降低光生电子-空穴复合的几率，提高半导体材料光电转化的效率。本文选择以氧化石墨烯（GO）作为制备石墨烯的前驱体，采用提拉法制备石墨烯与氧化钨制备复合膜并对其进行热处理，探究石墨烯是否能提高氧化钨光电转化性能。

 

石墨烯-氧化钨复合薄膜物相和形貌表征。提拉法制备的复合膜结构比较平滑，存在裂纹以及空隙，热处理之后，薄膜呈现多孔形态。复合RGO后会限制WO3纳米颗粒的生长，使其结晶度受到一定的影响，颗粒尺寸变小，同时孔间隙率也降低，整体而言薄膜较为致密。在微观状态下石墨烯与氧化钨时互相接触，WO3分布在RGO表面或者被RGO表面包裹。

1、钨矿物原料分解工艺的选择

在钨冶炼工艺中最重要的一道工序就是钨矿石的分解，分解技术在一定程度上决定了钨冶炼过程中原料选择以及整个工艺流程的发展水平。钨矿物原料主要分为黑钨矿、白钨矿及混合钨矿。站在热力学角度上，钨矿物能够同无机酸、碱发生化学反应而分解，另外，碱金属的碳酸盐、氟化物和磷酸盐溶液发生化学反应。综合考虑实际因素，一般情况下采用苏打高压浸出法、苛性钠浸出法、算分解法、苏打高温烧结-水浸法。同时，理论证明高温氯化物法及氟化法也能够很好的分解钨矿石，但未被用于实际生产。热球磨碱浸出法虽然WO3浸出率很高，且流程很短，但是，该方法受到设备承受能力的限制，得不到广泛的应用。表1显示各种工艺主要工序的金属回收率。

 

实验设定车间APT年产量为1000t，从原料成分、产品规定、企业模式以及资金投入的角度出发，综合各个因素考虑，对比明确应选择苛性钠浸出法，苛性钠浸出法主要用于低钙黑钨精矿的分解。因其在APT生产中具有反应平衡常数小，试剂用量小，温度要求较低，反应时间短，分解率很高。当采用较高温度和碱度，并有一定量的添加剂的存在的情况下，苛性钠同样可以分解白钨矿，且分解率达到99%。苛性钠的用量明显少于苏打的用量。

3、除钼工艺的选择

由于钨、钼化学性质相似，采用化学方法很难将它们分离开来，这在钨钼冶金工业的发展过程中，曾一度作为难以攻破的难题困扰着技术人员和生产厂商。相关技术人员经过几十年对钨钼分离进行的大量理论研究和实践，取得了不错的成绩。其主要有沉淀法、萃取法、离子交换法以及其它方法。萃取法和离子交换法能彻底除掉钼，但需对钨酸铵溶液进行处理，因此对设备和操作技术提出一定要求。相较而言，沉淀法最大的优点就是操作方便，对设备无特殊要求，同时除钼率很高，且同时能除去As等其他杂质，钨的回收率极高。

 

4、仲钨酸铵溶液结晶的工艺的选择

从钨酸铵溶液结晶出仲钨酸铵是整个钨冶金工艺中的重要工序之一，在生产纯钨化合物时，此道工序必不可少。目前常用结晶方法有蒸发结晶法、中和结晶法和冷冻结晶法。冷冻结晶法得到的APT纯度和产量都较高，但必须配备专门的制冷装置；中和结晶法结晶过程中，需加入盐酸试剂进行中和，从而引入新的杂质，降低了APT纯度；蒸发结晶法是耗费一定能量进行蒸发，但耗能率很低，生产效率很高，对于规模较小的APT需求量，只需要用最普通的夹套加热和搅拌搪瓷反应器就能生产出合格的APT产品，大量的资金可以用于购买连续蒸发器。

我国钨储量丰富，全球绝大部分钨供应来自中国。美国地质勘探局（United States Geological Survey，简称USGS）2013年数据显示，中国已探明的钨储量190万吨，在全世界占比达到60%以上。钨作为一种高强度、高硬度、导电、传热性能好、抗腐蚀的功能材料，深受当代工业及国防科技的欢迎。

 

硬质合金是钨下游需求的主要应用领域。我国的钨主要用于生产硬质合金和钨钢，以钨为原材料的硬质合金产品有刀具、钻具、顶头等。碳化钨硬合金很好的提高产品的硬度及耐磨性。在电子工业中，钨因其具备良好的导热性、导电性及抗腐蚀等特性，被广泛的应用到电灯丝及电子管的制作中去；航天工业中，钨被制成平衡锤和摆等，将其高硬度、高强度的特性发挥得淋漓尽致。

 

我国目前对仲钨酸铵的研究已经取得了一定的成果，并且能够进行大规模的生产，盈利可观，给国家带来一定的经济效益。除此之外，我国在钨钼分离问题上取得了巨大的成功，对钨冶金的研究也有重大的突破。基于以上背景，本文从仲钨酸铵生产工艺流程的各个环节对应可选择的方法进行分析。【仲钨酸铵生产工艺的几个基本环节：钨矿物原材料分解→净化除杂→除钼→仲钨酸铵溶液结晶→母液回收】