专利名称：尺寸可控纳米级碳化钨的制备方法
技术领域：
本发明涉及纳米级碳化钨的制备方法。
据文献检索得知，制备碳化钨的方法有二类。一类是以WCL6、H2、C、CH4为原料在高温下煅烧而成；另一类是用钨的金属有机化合物，在特殊的装置里反应制得碳化钨。第一类方法，由于要在1500℃的高温下反应，反应条件苛刻，制备的碳化钨尺寸在微米量级。第二类制备方法由于所采用的原料是钨的金属有机化合物，而这类化合物合成很困难，加之制备所用反应装置结构复杂，制备出的碳化钨粉末的粒径在亚微米量级，且成本很高。
本发明目的是提供一种制备尺寸可控纳米级碳化钨的方法。
本发明方法，是采用气固相反应制备纳米量级的碳化钨，首先制备活性钨酸，然后在一氧化碳(CO)的气氛中反应，得到纳米级的碳化钨。具体制备方法配制8％～15％的钨酸钠溶液，加入相当于钨酸钠重量的0.5％～2％的表面活性剂，以2～10滴/秒的速度滴加至1M的硝酸中，使溶液的PH值保持在0.5～2之间，滴加完毕后将沉淀过滤，然后用去离子水洗涤，再用乙醇洗涤，最后用无水乙醚洗涤，将洗涤后的沉淀置于烘箱中1～4小时，即得到白色的活性钨酸。将烘箱温度控制在60～120℃之间，将活性钨酸置于石英多孔舟里，放置在还原炉中，通入纯一氧化碳气体，在450℃～900℃的温度下煅烧2～5小时，即得到纳米级的碳化钨。碳化钨的粒径由煅烧温度和时间决定。
本发明采用气固相反应制备纳米量级的碳化钨，首先制备活性钨酸。活性钨酸是一种白色粉体，它的化学性质比普通的黄钨酸活泼得多，它能与很多化合物起化学反应。制备活性钨酸的目的，是为了降低后一步反应的温度，使反应速度加快。在制备活性钨酸的过程中，本发明方法加入了少量表面活性剂，这些表面活性剂可以使得制备出来的活性钨酸的粒度比不加表面活性剂制备的活性钨酸的粒度更小，更加均匀。这些表面活性剂在后一步反应加温过程中会分解挥发掉，不会给产物带来杂质。
本发明的优点及特色是1.由于制备方法是先制备活性钨酸，然后活性钨酸在一氧化碳气氛中反应，煅烧温度低，生成的碳化钨的平均粒径在纳米量级；2.由于本发明的煅烧温度和煅烧时间可以控制生成碳化钨的粒径，因而对碳化钨的尺寸是可控的；3.用本发明方法制备碳化钨，成本低，原材料易获得。
碳化钨是一种重要的碳化物，可用来作硬质合金材料，作刀具表面涂层，高级轿车表面涂层。纳米级碳化钨除了上述用途以外，还可以作颜料添加进涂料，使涂料具有特殊性能。总之，碳化钨具有广阔的应用前景。
实施例1称量100克钨酸钠，将之溶解成600ml的溶液，加入1克表面活性剂十六烷胺，以2滴/秒的速度加至900ml 1M的HNO3溶液中，此时PH值为0.8，滴加十六烷胺时剧烈搅拌，滴加完毕后继续搅拌15分钟，将沉淀过滤，用2000ml去离子水洗涤一次，然后分别用600ml 95％的乙醇和150ml无水乙醚洗涤，将液体抽干后，将沉淀物放入烘箱80℃烘2小时，即得到白色的活性钨酸，其粒径为20nm左右。将制得的活性钨酸置于石英多孔小舟中，放置进还原炉中煅烧2小时，煅烧温度为450℃，得到黑色粉末。将黑色粉末作X-ray，证实是碳化钨，做电镜看到平均粒径为20nm，见附图1。实施例2称量200克钨酸钠，溶解成1200ml的溶液，加入表面活性剂十二烷基苯磺酸钠2克，滴加至1500ml的2M的HNO3溶液中，此时溶液的PH为1，滴加时剧烈搅拌，滴加完毕后继续搅拌20分钟，过滤，然后用4000ml水洗涤一次，再分别用1000ml无水乙醇和500ml无水乙醚洗涤，将洗涤后的沉淀放入烘箱，在100℃时烘4小时，即可得到白色的活性钨酸，其平均粒径为25nm。将活性钨酸装入多孔石英舟里，置于还原炉中煅烧，煅烧温度800℃，时间3.5小时，得到黑色粉末。将黑色粉末做X-ray，证实是碳化钨，经电镜可以看到生成的碳化钨平均粒径为55nm，见附图2。
附图1为实施例1做出的碳化钨电镜照片；附图2为实施例2做出的碳化钨电镜照片。
权利要求
1.一种尺寸可控纳米级碳化钨的制备方法，其特征在于，采用气固相反应制备纳米量级的碳化钨，首先制备活性钨酸，然后在一氧化碳(CO)的气氛中反应，得到纳米级的碳化钨。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于配制8％～15％的钨酸钠溶液，加入相当于钨酸钠重量的0.5％～2％的表面活性剂，以2～10滴/秒的速度滴加至1M的硝酸中，使溶液的PH值保持在0.5～2之间，滴加完毕后将沉淀过滤，然后用去离子水洗涤，再用乙醇洗涤，最后用无水乙醚洗涤，将洗涤后的沉淀置于烘箱中1～4小时，即得到白色的活性钨酸。将活性钨酸置于石英多孔舟里，放置在还原炉中，将烘箱温度控制在60～120℃之间，通入纯一氧化碳气体，在450℃～900℃的温度下煅烧2～5小时，即得到纳米级的碳化钨。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述表面活性剂可以是十六烷胺，十二烷基苯磺酸纳。
4，如权利要求1所述的制备方法，其特征在于纳米级碳化钨尺寸，由煅烧时间和温度决定。
全文摘要
本发明涉及纳米级碳化钨的制备方法。本发明方法是采用气固相反应制备纳米量级的碳化钨，即首先制备活性钨酸，然后在一氧化碳(CO)气氛中反应，得到纳米级的碳化钨。本发明方法制备的纳米级碳化钨可以用煅烧温度和煅烧时间控制生成的碳化钨的粒径，且制备方法简单，成本低，原材料易获得，实用性强，易于推广应用。
文档编号C01B31/34GK1122768SQ9511271
公开日1996年5月22日 申请日期1995年9月29日 优先权日1995年9月29日
发明者彭子飞, 张立德 申请人:中国科学院固体物理研究所