机械化学法制备三氧化钨纳米片

近年来，有关氧化物、硫化物、金属单质、氮化物、碳化物等纳米结构氧化钨的制备引起了广泛的关注。制备方法可概括为湿化学法、高温气相法及机械化学法等。相对于前两种方法，机械化学法是借助机械能使大颗粒裂解为小颗粒，直至纳米级粒子，是一种典型的“由上而下”途径。但是这种方法生产的纳米晶材料的形貌不规则、粒度均匀性难以控制。

近来，有学者尝试用机械化学法制备具有高比表面积、高结晶度、高分散性且成本较低的三氧化钨纳米片，其主要过程是以钨酸基有机或无机层状混杂微/纳米带(管)为前驱物，经硝酸氧化除去前驱物层间的有机物后制得钨酸(WO₃·H₂O)纳米片，反应温度为15-50℃；反应时间为5-120h；所得钨酸(WO₃·H₂O)纳米片以1-5℃/min的加热速率升温至250-600℃，然后保温1-5h，最后自然冷却至室温，制得三氧化钨纳米片，其具体操作为：

(1)钨酸基有机/无机层状混杂微/纳米带(管)的制备

将层状结构钨酸(H₂W₂O₇·xH₂O，x＝0.2-5.0加入到持续磁力搅拌的烷基胺(CH₃(CH₂)nNH₂，(3≤n≤17))/非极性溶剂(常温下为液态的烷烃)的混合液中，环境温度(15-50℃)下反应10-120h。CH₃(CH₂)nNH₂与H₂W₂O₇·xH₂O的摩尔比为(15-40)∶1，非极性溶剂与烷基胺的体积比为(1-10)∶1，所得产物室温下减压干燥524h，干燥所得的白色固体为钨酸基有机或无机层状混杂微/带(管)，其表观直径为200-700nm，长度为5-20μm。

(2)有机/无机层状混杂前驱物的层间有机物的氧化脱除

将固态钨酸基有机/无机层状混杂微/纳米带(管)分散于1-10mol/l的硝酸溶液中，并在15-50℃的温度下磁力搅拌反应5-120h，得亮黄色悬浮液，离心分离后所得产物在120℃下干燥5-12h，得正交相WO₃·H₂O纳米片，该WO₃·H₂O纳米片的面积为(100-800)nm×(100-800)nm，表观厚度为5-40nm；

(3)从WO₃·H₂O纳米片向WO₃纳米片的转化

将WO₃·H₂O纳米片粉末置于带盖的氧化铝坩埚中，坩埚放入可程序控制升温的电炉中，空气气氛，以1-5℃/min的加热速率升温至250-600℃，然后保温1-5h，最后自然冷却至室温，制得产物为单斜相WO₃纳米片，外观上呈蓬松絮状的浅黄色粉末，其单晶纳米片得尺寸大小与WO₃·H₂O纳米片相近：面积为(100-800)nm×(100-800)nm，表观厚度为5-40nm，所得WO₃纳米片的BET比表面积可达100-250m²/g。

采用机械化学法制备三氧化钨纳米片具有效率高、成本低、重复性好、生产规模大、产品性能优异的优点。

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