[发明专利]相变温度可控钨掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及纳米二氧化钒粉体的制备工艺，具体说，是涉及相变温度可控钨掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺。

背景技术

作为功能材料，自从1959年美国贝尔实验室的Morin F.J.发现二氧化钒(VO₂)的热致相变以来，VO₂就成为相变金属化合物中目前研究趋热的一种。原因是VO₂的相变温度为68℃，最接近室温，即VO₂的高温金属相(M)与低温半导体相(S)会在68℃时发生突变。伴随着结构的变化，VO₂的某些物理性能也会发生突变，如电阻(率)发生4-5个数量级的突跃，同时还有磁化率、光学折射率、透射率和反射率的突变，尤其在红外和近红外波段光学透过率变化最为明显。最为值得关注的是这些在相变温度前后突变的性质是可逆的。

二氧化钒不仅性质突变十分明显、相变温度最接近室温，更重要的是通过掺杂可以把相变温度降低到室温甚至室温以下。但是，掺杂离子对二氧化钒中离子的取代，同时会造成二氧化钒晶格结构的变化。这种变化的直接后果是导致掺杂后的产品在相变前后光学、电学特性变化幅度减小。

虽然在中国专利文献CN1279211、CN1347856、CN1451633、CN1693211、CN1693212中均公开了掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺，尤其是钨掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺，但它们都有共同的缺点：掺杂的钨源活性低，不能有效掺杂到VO₂晶格中，因此很难实现相变温度可控。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供一种相变温度可控钨掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺。

本发明提供的相变温度可控钨掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺，包括以下具体步骤：

1)用去离子水配制0.5～1mol/L的V₂O₅溶液；

2)滴加草酸调节pH＝7～9；

3)在70～90℃下搅拌0.5～1.5小时；

4)分三次滴加浓盐酸，使反应体系的pH始终保持在7～9；

5)100℃搅拌15min；

6)滴加6～8ml有机胺-甲酸(摩尔比为1∶2)溶液使得反应液呈深蓝色，即得VOCl₂溶液；

7)用去离子水稀释到2.0mol/L，然后用V₂O₅调节pH＝1；

8)用去离子水配制1.5～2mol/L的NH₄HCO₃溶液，然后加入与NH₄HCO₃等摩尔数的白钨酸，通入二氧化碳驱氧；

9)在搅拌下滴入20～40ml上述VOCl₂溶液，滴完后静置0.5～1.0h；

10)有大量晶体析出，抽滤洗涤，得前驱体；

11)加入60～80ml无水乙醇于前驱体中，用超声波粉碎约1.0h；

12)通入纯度为99.99％的氮气，加热至450℃～800℃，并保温2～3小时，即得样品。

所述有机胺为一元有机胺或二元有机胺，优选甲基胺、乙基胺、二甲基胺或二乙基胺。

由于本发明采用严格控制前驱体制备溶液的pH在7～9范围、选用有机胺-甲酸联合还原剂还原、整个制备过程惰性气体保护等系列手段，使得本发明的制备工艺得到的产物为高纯度单相的VO₂纳米粉体。由于白钨酸的化学活性远高于其它钨的化合物，使得W⁶⁺在VO₂晶格中的掺杂量大大增加，达到了有效掺杂的目的，进而实现了相变温度可控。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细、完整的说明：

实施例1

本实施例的相变温度可控钨掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺，包括以下具体步骤：

1)用去离子水配制0.5mol/L的V₂O₅溶液；

2)滴加草酸调节pH＝7～9；

3)在70～90℃下搅拌0.5～1.5小时；

4)分三次滴加浓盐酸，使反应体系的pH始终保持在7～9；

5)100℃搅拌15min；

6)滴加6ml有机胺-甲酸(摩尔比为1∶2)溶液，使得反应液呈深蓝色，即得VOCl₂溶液；