一种三氧化钼的氢化方法与流程

1.本发明涉及一种三氧化钼的氢化方法，属于无机材料制备技术领域。


背景技术：

2.三氧化钼是一种典型的过渡金属氧化物，其光、电性质取决于其微观结构。因此，有效调节晶体结构与电子结构可提升三氧化钼的光电活性，进而拓展三氧化钼的应用范围，使其可以应用于光电催化、光热治疗、雷达隐身、电磁屏蔽吸收等技术领域。到目前为止，已经建立了许多方法来调节金属氧化物的晶体与电子结构，如：纳米杂化、元素掺杂、缺陷工程等(z.xiangetal,carbon2019,142,20
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31；z.huetal,chemsocrev,2018,47,3100
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3128；b.quanetal,adv.funct.mater.2019,29,1901236)。氢化属于一种特殊的元素掺杂方法，通过插入氢来调节金属氧化物的结构与性质。
3.过渡金属氧化物的氢化，一是可以改变其结构相；二是会伴随着电子或者空穴的掺杂，改变材料的电学或磁学特性。传统过渡金属氧化物的氢化方法通常以氢气作为氢源，通过高温加氢来实现氢化的目的(l.tianetal,j.mater.chem.c2017,5,4645
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4653)。最近，锌
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酸体系被报道用于金属氧化物的氢化，可以有效调解多种金属氧化物的光电性质，并被成功应用于光热蒸发水(q.zhuetal,j.phys.chem.lett.2020,11,2502
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2509.)、电磁波吸收(s.chengetal,chem.eng.j.doi10.1016/j.cej.2020.127980.)等领域。然而此方法需使用大量活性锌粉和盐酸，条件苛刻，能耗高，氢化速率难以得到有效控制，且产生大量氯化锌副产物。因此，急需提供一种温和、高效的三氧化钼快速氢化方法，用于调控三氧化钼的光与电活性，拓展三氧化钼的应用领域。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种三氧化钼的氢化方法，以解决现有氢化技术中条件苛刻、高危险、高能耗等问题。
5.技术方案
6.一种三氧化钼的氢化方法：将三氧化钼分散在稀盐酸溶液中，得到三氧化钼分散液，往三氧化钼分散液中插入正负电极，通电反应后，过滤，将所得固体用去离子水洗涤，最后真空干燥，得到三氧化钼的氢化产物。
7.进一步，所述稀盐酸溶液的浓度为0.1
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1.0mol/l。
8.进一步，所述三氧化钼分散液浓度为0.5～2.0g/ml。
9.进一步，所述通电电流为5～20a，通电反应时间为10～60分钟。
10.进一步，所述真空干燥温度为30～60℃，干燥真空度为0.1mpa以下。
11.本发明的有益效果：
12.本发明提供了一种三氧化钼的氢化方法，将三氧化钼分散到稀盐酸溶液中，通入电流进行反应，利用稀盐酸提供氢质子，通电电流提供连续电子，质子和电子在三氧化钼晶体中结合并插入晶格中，形成三氧化钼的氢化产物。相比于已有方法，本发明中氢化方法更
绿色、条件更温和、氢化程度更易调控，具有规模化生产前景，解决了现有技术中三氧化钼氢化的条件苛刻、高危险、高能耗等问题。本发明制得的三氧化钼氢化产物氢质量含量为0～2％，直流电导率为0.1～0.5s/m，光学带隙为0～2.33ev，该三氧化钼氢化产物光电性质可连续性调控，在光电催化、光热治疗、电磁波吸收等多领域具有广泛应用前景。
附图说明
13.图1为实施例1
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5制得的三氧化钼氢化产物的氢含量图；
14.图2为实施例1
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5制得的三氧化钼氢化产物的电导率图；
15.图3为实施例1
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5制得的三氧化钼氢化产物的光学带隙图；
16.图4为实施例5制得的三氧化钼氢化产物在不同四环素浓度下的降解效率图；
17.图5为原始三氧化钼的吸波性能图；
18.图6为实施例5制得的三氧化钼氢化产物的吸波性能图。
具体实施方式
19.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。以下实施例中原料三氧化钼均选用商品化三氧化钼来进行说明。
20.实施例1
21.一种三氧化钼的氢化方法：将三氧化钼分散在0.1mol/l稀盐酸溶液中，得到三氧化钼分散液，三氧化钼分散液浓度为0.5g/ml，往三氧化钼分散液中插入正负电极，通入5a电流反应10分钟后，过滤，将所得固体用去离子水洗涤，最后在真空度为0.1mpa下30℃干燥12小时，得到三氧化钼的氢化产物(样品1)，收率98％。
22.实施例2
23.一种三氧化钼的氢化方法：将三氧化钼分散在1.0mol/l稀盐酸溶液中，得到三氧化钼分散液，三氧化钼分散液浓度为2.0g/ml，往三氧化钼分散液中插入正负电极，通入5a电流反应10分钟后，过滤，将所得固体用去离子水洗涤，最后在真空度为0.1mpa下30℃干燥12小时，得到三氧化钼的氢化产物(样品2)，收率94％。
24.实施例3
25.一种三氧化钼的氢化方法：将三氧化钼分散在0.1mol/l稀盐酸溶液中，得到三氧化钼分散液，三氧化钼分散液浓度为0.5g/ml，往三氧化钼分散液中插入正负电极，通入20a电流反应60分钟后，过滤，将所得固体用去离子水洗涤，最后在真空度为0.1mpa下30℃干燥12小时，得到三氧化钼的氢化产物(样品3)，收率95％。
26.实施例4
27.一种三氧化钼的氢化方法：将三氧化钼分散在0.1mol/l稀盐酸溶液中，得到三氧化钼分散液，三氧化钼分散液浓度为0.5g/ml，往三氧化钼分散液中插入正负电极，通入5a电流反应10分钟后，过滤，将所得固体用去离子水洗涤，最后在真空度为0.05mpa下60℃干燥12小时，得到三氧化钼的氢化产物(样品4)，收率90％。
28.实施例5
29.一种三氧化钼的氢化方法：将三氧化钼分散在0.5mol/l稀盐酸溶液中，得到三氧
化钼分散液，三氧化钼分散液浓度为1.0g/ml，往三氧化钼分散液中插入正负电极，通入10a电流反应30分钟后，过滤，将所得固体用去离子水洗涤，最后在真空度为0.1mpa下40℃干燥12小时，得到三氧化钼的氢化产物(样品5)，收率97％。
30.性能测试：
31.1.测试实施例1
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5制得的三氧化钼氢化产物的氢含量，用元素分析仪测量，具体过程为：以氦气作为载气，将样品瞬间燃烧，通过色谱柱分离、热导检测器检测出氢含量。测试结果见图1。
32.图1为实施例1
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5制得的三氧化钼氢化产物的氢含量图，可以看出，随着稀盐酸浓度的提高，氢含量逐渐增高，说明三氧化钼氢化程度可调控。
33.2.测试实施例1
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5制得的三氧化钼氢化产物的电导率，电导率由四点探针仪测量，测试样品在20mpa下用压片机压成薄片，测试结果见图2。
34.图2为实施例1
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5制得的三氧化钼氢化产物的电导率图，可以看出，可以看出，氢化程度越高，电导率越强。
35.3.测试实施例1
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5制得的三氧化钼氢化产物的光学带隙，样品光学带隙以紫外可见分光光度计(配积分球)测量，通过所测得紫外
‑
可见漫反射数据，根据以下公式计算出光学带隙图：
[0036][0037]
其中α为吸收系数，hv为光子能量(ev)；a为吸附常数，eg为带隙值。
[0038]
图3为实施例1
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5制得的三氧化钼氢化产物的光学带隙图，可以看出，氢化产物的光学带隙远远小于原始三氧化钼，可作为光催化剂。
[0039]
4.光催化性能评价：将40mg样品5催化剂分散在40ml四环素水溶液(5，10，20，50，100mg/ml)中，对其进行连续磁搅拌以保持反应物和催化剂分散均匀。紫外
‑
可见分光光度计测得356nm的光谱，标定四环素的浓度，确定样品催化性能。测试结果见图4。
[0040]
图4为实施例5制得的三氧化钼氢化产物在不同四环素浓度下的降解效率图，可得到在不加任何条件下，就可以将医疗废水中的四环素快速降解，说明三氧化钼氢化产物处理医疗废水应用前景可观。
[0041]
5.测试原始三氧化钼以及实施例5制得的三氧化钼氢化产物的吸波性能：将样品与石蜡混合，制成内径3.04mm，外径7.00mm的环形测试样品，采用矢量网络分析仪测出反射损耗值。
[0042]
图5为原始三氧化钼的吸波性能图，图6为实施例5制得的三氧化钼氢化产物的吸波性能图，对比图5和6可以看出，三氧化钼氢化产物的吸波性能优于原始三氧化钼，这说明电化学氢化可以极大的提升三氧化钼的吸波性能。
[0043]
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。