一種二硫化鎢/二氧化鈦復合物及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及潤滑劑與光催化劑技術領域，具體是涉及一種二硫化鎢/二氧化鈦復 合物及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 二氧化鈦是最常用的光催化劑之一，其在光催化領域具有不可替代的優勢；最近 研究表明二氧化鈦還具有一定的潤滑性能，可以用作潤滑添加劑。二氧化鈦與其它無機添 加劑如二硫化鉬復合后其催化與潤滑性能還會進一步提升，因此通過化學法合成二氧化鈦 的復合物是提升其催化與潤滑性能的重要途徑之一（Tribology Letters，2011，43 :77-87 ; Journal of Materials Science, 2010,45 :2640-2648)〇
[0003] 二硫化鎢與二硫化鉬性能相似，既具有優異的潤滑性能，還具有優異的催化性能， 一直倍受人們的關注。雖然二硫化鎢性能優異，但在許多場合下其性能仍需要進一步提升， 與其它無機物組成復合物是提升其性能的方法之一。
[0004] 二硫化鎢/二氧化鈦復合物有機結合了二硫化鎢與二氧化鈦兩種組分的優點，兩 種組分間存在協同潤滑與協同催化功能，因而開發二硫化鎢/二氧化鈦復合物具有廣泛的 應用前景。通過化學合成法，利用強酸活化二氧化鈦表面，硫化物水解產生H 2S來硫化鉬酸 鹽，最后通過煅燒脫硫后可獲得二硫化鉬/二氧化鈦復合物（中國專利201010524516. 8)。 但是通過上述方法很難制備出二硫化鎢/二氧化鈦復合物，主要是因為鎢酸鹽在酸性條件 下易生成鎢酸或鎢的氧化物（中國專利201210078592. X)。
【發明內容】
[0005] 為了克服現有技術中存在的上述缺陷，本發明的目的之一在于提供一種性能優越 的二硫化鎢/二氧化鈦復合物，為實現該目的，本發明采用了以下技術方案：
[0006] -種二硫化鎢/二氧化鈦復合物，由二硫化鎢和二氧化鈦相互分散均勻形成層狀 結構，復合物中二氧化鈦、二硫化鎢分別以銳鈦礦晶型、六方2H晶型存在，二硫化鎢微粒呈 層片狀，在二硫化鎢微粒表面堆積的團簇體為二氧化鈦。
[0007] 本發明的另一目的在于提供一種二硫化鎢/二氧化鈦復合物的制備方法，為實現 該目的，本發明采用了以下技術方案：
[0008] -種二硫化鎢/二氧化鈦復合物的制備方法，利用強酸性溶液活化二氧化鈦表 面，同時鎢酸鹽與酸發生反應，生成的鎢酸（水合氧化鎢）沉淀與活化的二氧化鈦表面作 用，形成混合均勻的鎢酸/二氧化鈦復合物，再將該復合物與單質硫混合并加熱硫化使氧 化鎢轉變為二硫化鎢，接著再加熱煅燒脫硫，最后冷卻獲得二硫化鎢/二氧化鈦復合物。
[0009] 具體的，二硫化鎢/二氧化鈦復合物的制備方法，步驟如下：
[0010] ①、按如下配比準備原料
[0011] 鎢酸鹽與二氧化鈦的質量比為1 : 0· 01~100 ;
[0012] 鎢酸鹽與單質硫的質量比為1 : 0. 2~20 ;
[0013] 鎢酸鹽與水的質量比為1 : 10~10000 ;
[0014] ②、將鎢酸鹽與二氧化鈦置于水中，加熱至0~100°C，用鹽酸調節pH值至小于或 等于1，通過共沉淀反應得到鎢酸/二氧化鈦復合物，過濾、洗滌與干燥后與足量的單質硫 混合，然后放入N2或稀有氣體保護氣氛中加熱硫化，接著加熱煅燒脫硫，將沒有反應的單 質硫蒸發去除，最后經冷卻得到二硫化鎢/二氧化鈦復合物。
[0015] 作為本發明的二硫化鎢/二氧化鈦復合物的制備方法的進一步改進，所述鎢酸鹽 為鎢酸鈉、鎢酸銨和鎢酸鉀中至少一種。加熱硫化溫度為250~445°C，加熱硫化時間為5~ 200分鐘。煅燒脫硫溫度為446~1000°C，煅燒脫硫時間為5~200分鐘。
[0016] 二硫化鎢/二氧化鈦復合物的制備方法，按照如下過程進行反應：
[0017] 步驟一（表面活化、沉淀反應）：
[0018]
[0019] WO42 +2H++Ti02^ H2WO4 (WO3 · H2O)/TiO2 I
[0020] 步驟二（保護氣氛中加熱，以N2為例，250-445°C ):
[0023] 步驟三（保護氣氛中加熱蒸發去除沒有反應的硫，以N2為例，446-1000°C );[0024]
[0021]
[0022]
[0025] 與現有技術相比，本發明的有益效果表現在：
[0026] 1)、二硫化鎢/二氧化鈦復合物由二硫化鎢和二氧化鈦相互分散均勻形成層狀結 構，復合物中二氧化鈦、二硫化鎢分別以銳鈦礦晶型、六方2H晶型存在，二硫化鎢微粒呈層 片狀，在二硫化鎢微粒的表面堆積的團簇體為二氧化鈦。該二硫化鎢/二氧化鈦復合物是 利用二硫化鎢和二氧化鈦的協同潤滑與協同催化效應，可以充分發揮兩種組分的潤滑性能 與催化性能，進而使其在已知或未知領域具有更為廣泛地應用。
[0027] 2)、本發明的制備方法避開了直接合成硫化鎢/二氧化鈦復合物前驅體，再通過 加熱脫硫獲得所需要的復合物，而是先合成出鎢酸/二氧化鈦復合物前驅體，再通過高溫 硫化，最終獲得在潤滑與催化領域存在良好應用前景的二硫化鎢/二氧化鈦復合物。
[0028] 3)、二硫化鎢/二氧化鈦復合物的制備方法既能夠降低合成成本，縮短合成時間， 還可以提高二硫化鎢和二氧化鈦組分之間的分散性，以進一步提高該復合物的潤滑性能與 催化性能。制備工藝簡單，反應快速，反應條件易于控制，生產成本低，適合批量生產。
【附圖說明】
[0029] 圖1是通過本發明提供的方法合成的二硫化鎢/二氧化鈦復合物的粉末X射線衍 射圖譜。
[0030] 根據編號為841398與894921的PDF卡片，所有主要衍射峰均可索引到二硫化鎢 或二氧化鈦，表明已經成功合成出二硫化鎢/二氧化鈦復合物。復合物中與二氧化鈦相關 的衍射峰與894921號PDF卡片所載銳鈦礦型二氧化鈦的衍射數據一致，表明二氧化鈦以銳 鈦礦型存在于復合物中；二硫化鎢則與841398號PDF卡所載的六方2H型二硫化鎢一致，表 明二硫化鎢是典型的2H層狀結構。
[0031] 圖2是通過本發明提供的方法合成的二硫化鎢/二氧化鈦復合物的掃描電子顯微 鏡照片，圖3是圖2的高倍率照片。
[0032] 通過圖2和圖3