[0001] 本发明属于粉体材料技术领域，具体涉及一种三氧化钨粉体及其制备方法和应用。

[0002] 三氧化钨（WO3）是少数几种易于实现量子尺寸效应的半导体氧化物之一，目前已经在光致变色、电致变色、场发射电子材料、光催化降解有机污染物、光电催化分解水制氢、气敏材料、吸附、锂离子电池和超级电容器等领域得到广泛研究与应用。研究表明，具有纳米结构的材料，其不同的微观形貌与使用性能之间具有直接的关系，可控制备不同形貌的纳米材料对调控其使用性能具有重要意义。现有技术中通常使用钨酸钠和浓酸为原料制备氧化钨粉体，不仅操作流程复杂，且浓酸（如浓盐酸和浓硝酸）使用量较大，易造成环境污染且成本较高。

[0019] 本发明提供了一种三氧化钨粉体的制备方法，包括以下步骤：将钨粉溶解于过氧化氢水溶液中，得到含钨溶液；
将所述含钨溶液和有机酸水溶液混合，进行水热反应，得到所述三氧化钨粉体。

[0020] 在本发明中，若无特殊说明，所有制备原料均优选为本领域技术人员熟知的市售产品。

[0021] 本发明将钨粉溶解于过氧化氢水溶液中，得到含钨溶液。在本发明中，所述钨粉的粒径优选为0.05 5μm，更优选为0.1 2μm，最优选为0.2 1μm。~ ~ ~

[0022] 在本发明中，所述过氧化氢水溶液的质量分数优选为30 60%，更优选为40 50%。在~ ~本发明中，所述钨粉和过氧化氢水溶液的用量比优选为0.5 1.5g:5 20mL，更优选为0.9~ ~ ~
1.2g:5 15mL。
~

[0023] 在本发明中，通过将钨粉溶解于过氧化氢水溶液中，得到过钨酸溶液。

[0024] 本发明对所述溶解的条件没有特殊限定，实现钨粉完全溶解于过氧化氢中即可。

[0025] 得到含钨溶液后，本发明将所述含钨溶液和有机酸水溶液混合，进行水热反应，得到所述三氧化钨粉体。在本发明中，所述有机酸水溶液中有机酸优选包括酒石酸、草酸和柠檬酸中的一种或多种。在本发明中，所述有机酸水溶液的浓度优选为1.6 50g/L，更优选为~10 40g/L，进一步优选为23 30g/L。在本发明中，所述钨粉和有机酸水溶液中有机酸的质量~ ~
比优选为0.5 3:0.5 9，更优选为0.9 1.2:0.6 2.4，进一步优选为1:1.4。在本发明中，有机~ ~ ~ ~
酸在过钨酸转化为三氧化钨的过程中起到了“软模板”的作用，同时有机酸在水溶液中有氢键的缔合作用，起到控制纳米颗粒形貌的作用；进一步地，本发明中不同的有机酸具有不同的分子结构，当有机酸为草酸时，制备的三氧化钨粉体的结构为一维纳米线；当有机酸为柠檬酸时，制备的三氧化钨粉体的结构为二维纳米片；当有机酸为酒石酸时，制备的三氧化钨粉体的结构为三维花状纳米结构。

[0026] 本发明对所述含钨溶液和有机酸混合的方式和条件没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的混合的方式和条件即可。

[0027] 在本发明中，优选将所述含钨溶液和有机酸水溶液混合后的混合溶液进行调节pH值至1 6，更优选为2 4。在本发明中，所述调节pH值采用的试剂包括稀盐酸、硝酸和硫酸中~ ~一种或多种；所述调节pH值采用的试剂的浓度优选为0.01 0.05mol/L。
~

[0028] 在本发明中，所述水热反应的温度优选为160 200℃，更优选为180 190℃；时间优~ ~选为8 36h，更优选为12 24h，进一步优选为12 15h。在本发明中，所述水热反应优选在水热~ ~ ~
釜中进行；所述水热釜的内衬优选为聚四氟乙烯内衬。

[0029] 在本发明中，所述水热反应后还优选将水热反应产物依次进行洗涤和干燥。在本发明中，所述洗涤采用的试剂优选为去离子水和乙醇；所述洗涤的次数优选为2 4次，更优~选为3次。本发明对所述干燥的方式没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的干燥方式即可。

[0030] 本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备的三氧化钨粉体，所述三氧化钨粉体的结构包括一维纳米线、二维纳米片和三维花状纳米结构中一种或多种，更优选为二维纳米片。

[0031] 本发明还提供了上述技术方案所述三氧化钨粉体在吸附、光催化降解污染物、电致变色或气敏材料中的应用。

[0032] 为了进一步说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明提供的三氧化钨粉体及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

[0033] 实施例1

[0034] 将0.9g粒径为50nm的钨粉溶解于5mL H2O2水溶液（质量分数为30%）中，得到澄清透明状含钨溶液；将上述含钨溶液加入去离子水稀释至60mL，然后加入0.6g草酸水溶液，搅拌60min后，采用0.05mol/L H2SO4调节溶液pH值至2.0，得到混合溶液；将混合溶液转入具有聚四氟乙烯内衬的水热釜中，在180℃条件下水热反应12h，冷却至室温后，将水热反应产物离心过滤，采用去离子水和乙醇洗涤3次后，在烘箱中干燥，得到三氧化钨粉体。

[0035] 实施例2

[0036] 将1.2g粒径为100nm的钨粉溶解于20mL H2O2水溶液（质量分数为30%）中，得到澄清透明状含钨溶液；将上述含钨溶液加入去离子水稀释至60mL，然后加入2.4g柠檬酸水溶液，搅拌
60min后，采用0.01mol/L HCl调节溶液pH值至4.0，得到混合溶液；将混合溶液转入具有聚四氟乙烯内衬的水热釜中，在180℃条件下水热反应24h，冷却至室温后，将水热反应产物离心过滤，采用去离子水和乙醇洗涤3次后，在烘箱中干燥，得到三氧化钨粉体。

[0037] 实施例3

[0038] 将1.0g粒径为200nm的钨粉溶解于15mL H2O2水溶液（质量分数为30%）中，得到澄清透明状含钨溶液；将上述含钨溶液加入去离子水稀释至60mL，然后加入1.4g酒石酸水溶液，搅拌
60min后，采用0.01mol/L HNO3调节溶液pH值至4.0，得到混合溶液；将混合溶液转入具有聚四氟乙烯内衬的水热釜中，在180℃条件下水热反应16h，冷却至室温后，将水热反应产物离心过滤，采用去离子水和乙醇洗涤3次后，在烘箱中干燥，得到三氧化钨粉体。

[0039] 测试例

[0040] 图1为实施例1制备的WO3粉体的SEM图，由图1可知，有机酸为草酸时，制备的三氧化钨粉体的形貌为一维纳米线。

[0041] 图2为实施例2制备的WO3粉体的SEM图，由图2可知，当有机酸为柠檬酸时，制备的三氧化钨粉体的形貌为二维纳米片。

[0042] 图3为实施例3制备的WO3粉体的SEM图，由图3可知，当有机酸为酒石酸时，制备的三氧化钨粉体的形貌为三维花状纳米结构。

[0043] 图4为实施例1~3制备的WO3粉体的XRD图谱，由图4可知，三种有机酸分别作为形貌调节剂制备的三氧化钨粉体具有相同的物相结构，均为WO3·0.5H2O。

[0044] 图5为实施例1~3制备的WO3粉体的氮气吸脱附曲线图；由图5可知，三种有机酸分别作为形貌调节剂制备的三氧化钨粉体具有不同的比表面积及孔结构，其中二维片状结构三氧化钨具有较高的比表面积。

[0045] 尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。