一種鉬鎢共摻雜二氧化釩粉體及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種鉬鎢共摻雜二氧化釩粉體及其制備方法，本發(fā)明是采用微波水熱合成VO2納米粉體，該方法具有加熱效率高、時(shí)間短、能耗低、加熱均勻、易控制、物料不易燒結(jié)等特點(diǎn)。而且采用本發(fā)明的方法得到的Mo6+、W6+共摻雜的VO2納米粉體，其相變溫度明顯降低，粉體具有粒徑小、粒度分布均勻、分散性好、比表面積大等優(yōu)點(diǎn)，能使VO2納米粉體更好的應(yīng)用于新型相變智能溫控材料和節(jié)能材料等領(lǐng)域上。為降低VO2相變溫度，本發(fā)明制備方法還可以將單離子摻雜，改為Mo6+、W6+二元離子共摻雜的VO2納米粉體。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種鉬鎢共摻雜二氧化釩粉體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及相變材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]純的VO2 (二氧化釩)在341K時(shí)可發(fā)生低溫單斜型半導(dǎo)體M相-高溫金紅石型金屬R相的可逆相變，同時(shí)伴隨著光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等性能的突變。若能使VO2的相變溫度降低至室溫，從而使得VO2在室溫下即可發(fā)生相變，從而改變可見(jiàn)-紅外光的透過(guò)率以達(dá)到智能控溫的目的。為降低其相變溫度，國(guó)內(nèi)外的科學(xué)家們的系列研究表明:采用離子摻雜的方法，可有效的降低VO2的相變溫度，且摻雜離子的半徑越大，核外電子數(shù)越多，改變VO2相變溫度效果就越明顯。所以一般選擇高價(jià)態(tài)的離子如W6+、Mo6+、Ta5+、Nb5+、F-等進(jìn)行摻雜。當(dāng)前選擇W6+摻雜改變VO2相變溫度是最為有效的，但制備方法復(fù)雜，耗時(shí)長(zhǎng)，且所得物料分散性不好。
[0003]因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有摻雜二氧化釩粉體制備方法復(fù)雜、效率低等問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體的制備方法，其中，所述鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體的制備方法包括以下步驟:
步驟一:按比例稱(chēng)取V2O5、鑰酸銨、鎢酸銨和還原劑；將V2O5溶于H2O2中，邊攪拌邊通入氮?dú)?；再加入還原劑，攪拌；再加入鑰酸銨、鎢酸銨，攪拌至完全溶解；
步驟二:將步驟一得到的溶液在功率為5(Tl50W下微波5~15min ；
步驟三:將步驟二得到的溶液轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，18(T200°C下水熱反應(yīng)5~9days，得到沉淀；分別用去離子水、無(wú)水乙醇、去離子水依次洗滌所述沉淀，過(guò)濾，干燥；
步驟四:將經(jīng)過(guò)干燥的所述沉淀置于保護(hù)氣體氛圍中，在600°C ~80(TC下保溫2tT4h，冷卻至室溫，即制得所述鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體。
[0006]所述的鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體的制備方法，其中，所述V2O5、鑰酸銨、鎢酸銨三者之間，按共溶化合物V1^MoxWyO2的摩爾比計(jì)算，V2O5占總摩爾量的80%~90%，鑰酸銨、鎢酸銨的摻雜比之和占總摩爾量的10-20% ;鑰酸銨、鎢酸銨分別占總摩爾量的10-20%。
[0007]所述的鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體的制備方法其中，所述還原劑為H2C2O4.2Η20或NaHSO30
[0008]所述的鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體的制備方法，其中，所述V2O5與還原劑H2C2O4.2Η20的摩爾比為3:1，與NaHSO3的摩爾比為1:1。
[0009]所述的鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體的制備方法，其中，所述H2O2的濃度為f 5%。[0010]所述的鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體的制備方法，其中，所述保護(hù)氣體為氬氣。
[0011 ] 所述的鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體的制備方法，其中，步驟四中，所述沉淀是裝在氧化鋁瓷舟中，放入管式爐，通入保護(hù)氣體，在600°c Kxrc下保溫2h-4h。
[0012]一種鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體，其中，所述鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體是采用如上所述的鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體的制備方法制備得到的。
[0013]有益效果:本發(fā)明采用微波水熱合成VO2納米粉體，該方法具有加熱效率高、時(shí)間短、能耗低、加熱均勻、易控制、物料不易燒結(jié)等特點(diǎn)。本發(fā)明所提供的微波水熱合成VO2I能用于單離子摻雜VO2納米粉體的制備，也能用于二元離子摻雜VO2納米粉體的制備，本發(fā)明中，還將單離子摻雜，改為Mo6+、W6+ 二元離子共摻雜的VO2納米粉體，而且采用本發(fā)明的方法得到的Mo6+、W6+共摻雜的VO2納米粉體，其相變溫度明顯降低，粉體具有粒徑小、粒度分布均勻、分散性好，比表面積大等優(yōu)點(diǎn)，能使VO2納米粉體更好的應(yīng)用于新型相變智能溫控材料和節(jié)能材料等領(lǐng)域上。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1 為 3%Mo &4%W共慘雜的 VO2 粉體的 DSC (differential scanning calorimety)圖。
[0015]圖2為5%Mo &6%ff共摻雜的VO2粉體的DSC圖。
[0016]圖3為6%Mo &5%ff共摻雜的VO2粉體的DSC圖。
[0017]圖4為7%Mo &8%ff共摻雜的VO2粉體的DSC圖。
[0018]圖5為8%Mo &7%ff共摻雜的VO2粉體的DSC圖。
[0019]圖6為9%Mo &10%ff共摻雜的VO2粉體的DSC圖。
[0020]圖7為10%Mo &0%ff共摻雜的VO2粉體的DSC圖。
[0021]圖8為0%Mo &10%ff共摻雜的VO2粉體的DSC圖。
[0022]圖9 (a) (b)為各不同比例Mo-W共摻雜的VO2粉體的XRD圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明提供一種鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體及其制備方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0024]本發(fā)明中是采用微波水熱法合成VO2納米粉體，該方法具有加熱效率高、時(shí)間短、能耗低、加熱均勻、以控制、物料不易燒結(jié)等特點(diǎn)，且粉體具有粒徑少、粒度分布均勻、分散性好，比表面積大等有點(diǎn)。為降低VO2相變溫度，本發(fā)明還將單離子摻雜，改為Mo6+、W6+ 二元離子共摻雜的VO2納米粉體。本發(fā)明所提供的一種鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體及其制備方法，該方法是制備VO2納米粉體(即VO2粉體)，并在制備的過(guò)程中摻雜Mo6+、W6+離子，使得所合成的VO2粉體的相變溫度降低。
[0025]具體地，所述鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體的制備方法，包括以下步驟:
步驟一:按比例稱(chēng)取V2O5、鑰酸銨、鎢酸銨和H2C2O4.2Η20 ;將稱(chēng)取好的V2O5溶于5(T70ml濃度為廣5%的H2O2中，邊攪拌邊通入氮?dú)?；再加入已稱(chēng)量好的H2C2O4.2H20，攪拌5~15min，得到紅棕色溶液；再加入已經(jīng)稱(chēng)量好的鑰酸銨、鎢酸銨，攪拌至完全溶解。[0026]步驟二:將步驟一得到的均勻溶液在功率為50~150W時(shí)微波5~15min ;得到藍(lán)黑色溶液；
步驟三:將步驟二得到的溶液轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，18(T200°C下水熱反應(yīng)5~9days，得到藍(lán)黑色沉淀。分別用去離子水、無(wú)水乙醇、去離子水依次洗滌，過(guò)濾，8(T12(TC干燥，得到藍(lán)黑色粉末。
[0027]步驟四:將步驟三得到的藍(lán)黑色粉末裝在清潔的氧化鋁瓷舟中，放入管式爐中，通入保護(hù)氣體，在600°C ~800°C下保溫2tT4h，然后隨爐自然冷卻至室溫，即制得Mo6+、W6+共摻雜的VO2納米粉體。
[0028]其中，所述V2O5為釩源，所述鑰酸銨、鎢酸銨為摻雜劑。所述V2O5、鑰酸銨、鎢酸銨三者之間，按共溶化合物VnyMoxWyO2的摩爾比計(jì)算，V2O5占總摩爾量的80-90%，Mo6+、W6+的摻雜比之和占總摩爾量的10-20% ;其中，鑰酸銨、鎢酸銨分別占總摩爾量的10-20%。
[0029]所述H2C2O4.2Η20為還原劑，所述還原劑還可以為NaHSO3等，該類(lèi)還原劑與V2O5發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)較為溫和，能較好的掌控反應(yīng)的過(guò)程，如時(shí)間和溫度等。所述氧化劑V2O5與還原劑H2C2O4.2Η20的摩爾比根據(jù)方程
【權(quán)利要求】
1.一種鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體的制備方法，其特征在于，所述鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體的制備方法包括以下步驟: 步驟一:按比例稱(chēng)取V2O5、鑰酸銨、鎢酸銨和還原劑；將V2O5溶于H2O2中，邊攪拌邊通入氮?dú)猓辉偌尤脒€原劑，攪拌；再加入鑰酸銨、鎢酸銨，攪拌至完全溶解； 步驟二:將步驟一得到的溶液在功率為5(Tl50W下微波5~15min ； 步驟三:將步驟二得到的溶液轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，18(T200°C°C下水熱反應(yīng)5、天，得到沉淀；分別用去離子水、無(wú)水乙醇、去離子水依次洗滌所述沉淀，過(guò)濾，干燥； 步驟四:將經(jīng)過(guò)干燥的所述沉淀置于保護(hù)氣體氛圍中，在600°C ~80(TC下保溫2tT4h，冷卻至室溫，即制得所述鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體的制備方法，其特征在于，所述V2O5、鑰酸銨、鎢酸銨三者之間，按共溶化合物VnyMoxWyO2的摩爾比計(jì)算，V2O5占總摩爾量的80-90%，鑰酸銨、鎢酸銨的摻雜比之和占總摩爾量的10-20%;鑰酸銨、鎢酸銨分別占總摩爾量的10~20%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體的制備方法，其特征在于，所述的還原劑為 H2C2O4.2Η20 或 NaHSO30
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體的制備方法，其特征在于，所述V2O5與H2C2O4.2Η20的摩爾比為3:1，與NaHSO3的摩爾比為1:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體的制備方法，其特征在于，所述H2O2的濃度為I~5%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體的制備方法，其特征在于，所述保護(hù)氣體為IS氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體的制備方法，其特征在于，步驟四中，所述沉淀是裝在氧化鋁瓷舟中，放入管式爐，通入保護(hù)氣體，在600°c ~80(TC下保溫2h~4h。
8.—種鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體，其特征在于，所述鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體是采用如權(quán)利要求廣7任一所述的鑰鎢共摻雜二氧化釩粉體的制備方法制備得到的。
【文檔編號(hào)】C01G31/02GK103525369SQ201310457121
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】呂維忠, 陳燕梅, 邱琦, 羅仲寬 申請(qǐng)人:深圳大學(xué)