由钨废料回收纳米碳化钨纤维

碳化钨(WC)为黑色六方晶体，有金属光泽，硬度与金刚石相近，自从1973年Levy R B等首次指出碳化钨具有类铂(Pt)的 催化效应后，研究者开始尝试用碳化钨替代贵金属催化剂应用于多相催化和电催化领域。

传统碳化钨的合成一般采用还原碳化两步法，由含钨前驱体制备钨粉，再由钨粉与碳黑在1400～1600℃高温下混合碳化，最终制得碳化钨粉末。但相对来说传，此法得到的碳化钨颗粒大，比表面积小，催化活性低，不适宜用做催化材料。

为此，有学者提出一种利用钨废料制备微纳米碳化钨纤维的方法。方法制备的产品碳化钨纤维直径为微纳米级，比表面积大， 而且利用钨废料作为原料，大大降低了生产成本，在获得较好经济效益 的同时也促进了钨废料的循环利用。

(1)钨废料取自钨浸出渣。经测定其主要成分为2.8％WO₃、23.6％Fe、 14％Mn和2.4％CaO。取500g所述钨浸出渣经600℃焙烧8h。焙烧料冷却后粉碎，过60目筛。随后用20％(按质量分数计)的氨水浸出，浸出温度为78℃， 浸出至其中的氧化钨全部溶解为止，时间为8h。过滤，取滤出液蒸发浓缩，调 节pH值为6，温度降到10℃，保温4h，制得仲钨酸铵晶体。将仲钨酸铵晶体加热4h，加热温度为230℃。然后加入去离子水，浸出热离解产物，液固比为10∶1。在搅拌条 件下于80℃煮沸6h，过程中要始终使溶液的pH值保持为3.0。待料液冷却、澄清，得到透明的上清液，再过滤除去不溶渣，得偏钨酸铵水溶液。偏钨酸铵水溶液经浓缩结晶、过滤和干燥后得偏钨酸铵固体。

(2)将8mg的聚丙烯腈(PAN)粉末(分子量为23000)与10ml的N， N-甲基甲酰胺(DMF，分析纯)混合，密封后放在磁力搅拌机上常温搅拌到溶 液均匀透明为止，使得聚合物充分溶解于有机溶剂中。取约4ml配制好的聚丙 烯腈溶液倒入塑料注射器中，并配以内径为0.45nm的金属针头。在15kv的电 压下进行纺丝，采用铝片收集装置接收纳米聚丙烯腈原纤维。微纳米聚丙烯腈 原纤维直径为100～460nm。

(3)取上述聚丙烯腈原纤维加热至220℃并保温30分钟，完成预氧化过程。

(4)将345mg偏钨酸铵固体(WO₃的含量为85％)溶于10mL水中制得偏钨酸铵水溶液。将步骤(3)中预氧化后的微纳米聚丙烯腈原纤维浸入偏钨酸铵水溶液中，直到模板全部被偏钨酸铵水溶液浸湿，制得偏钨酸铵/微纳米聚丙烯 腈原纤维初级复合纤维，随后自然晾干24h。

(5)将偏钨酸铵/微纳米聚丙烯腈原纤维初级复合纤维置于通入H₂与C₂H₂ 的混合气体的还原炉中碳化，以5℃/min的升温 速度将碳化温度升至750℃，并保温2个小时，制得微纳米碳化钨纤维。

经测试，所制备的产品碳化钨纤维直径为微纳米级，比表面积大，具有类似于铂对氢和氧的催化行为，可以催化氢化、烷烃氢解和重整等合成气反应。同时，微纳米碳化钨纤维在低温酸性介质中电化学活性高、催化效果好，耐酸、耐高温以及抗CO中毒，对氢气、水和甲醇氧化均表现出优异的催化氧化性能。因此，微纳米碳化钨纤维有望代替贵金属催化剂应用于多相催化和电催化领域。

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