[发明专利]单斜晶系结构二氧化钒粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及热致相变材料领域，具体涉及一种单斜晶系结构二氧化钒粉体的制备方法。

背景技术

二氧化钒具有良好的半导体—金属相变特性，是一种典型的热致相变材料，其相变温度为68℃左右。在相变发生的同时，其电阻率，光透过率和光反射率等光电性质发生非常明显的跃变，且这种跃变可逆，使其在热敏电阻材料，智能窗材料，光电开关材料，红外探测材料和激光防护材料等领域具备良好的应用前景。

为了拓宽VO₂应用领域和应用范围，降低相变温度成为有效途径之一。研究证明，通过掺杂的方法可以有效降低VO₂的相变温度，尤其是掺入高价态的钨源。但目前缺少低成本，周期短，可大量制备，经济实用的的VO₂粉体材料的方法。目前关于VO₂粉体的制备方法主要有水热合成法，热分解法，化学沉淀法，溶胶凝胶法。水热合成法制备出的VO₂粉体具有粒度分布窄，晶格发育完整，团聚程度低，可大规模制备等优势，因此备受瞩目。

Weizhong Lv等人将VO₂、钨酸和仲钼酸铵，在超声条件下加入到草酸溶液中，一段时间形成蓝黑色悬浮液后，加入一定量尿素，然后在190℃的条件下水热处理3天，将反应产物真空干燥后，在800℃条件下后处理4h，得到单斜晶系结构VO₂粉体。但是该方法反应温度高，反应时间长，不适合大规模生产。

中国发明专利CN102502824A报道了一种掺杂二氧化钒粉体的制备方法，该方法包括以下步骤：一，称取五氧化二钒、双氧水和蒸馏水，配制成含V⁵⁺的配合物水溶液；二，将还原剂、表面活性剂和掺杂剂加入配合物水溶液中，搅拌至形成澄清的溶液；三，将步骤二所得溶液转移至水热反应釜中，于温度140～220℃下反应1～168h，即得到四方金红石结构VO₂的掺杂粉体；四、将步骤三所得到的掺杂四方金红石结构VO₂粉体置于高纯氩气或氮气的氛围中，于温度400～700℃下煅烧10～720min，即得到单斜晶系结构VO₂的掺杂粉体。该方法缺点为：用V₂O₅制备VO₂是个氧化还原反应，反应原料中双氧水为强氧化剂，将V₂O₅还原成VO₂的过程中，就需要更多的还原剂来中和双氧水这种强氧化剂，此过程造成了原料的大量浪费；该方法中使用了表面活性剂，如十二烷基磺酸钠，十六烷基三甲基溴化铵，十二烷基硫酸钠等，表面活性剂能够改变四方金红石结构VO₂的形貌，但是在制备的单斜晶系结构VO₂后处理过程中，表面活性剂不可能完全除去，制备出来的VO₂会被适量还原，造成VO₂不纯。

中国发明专利CN101481142A提供了一种制备掺杂二氧化钒粉体材料的方法，该发明将钒源、掺杂原料和助剂混合均匀研磨，高温熔融保温一段时间后倒入冷水中迅速水淬，形成的凝胶经干燥热处理后形成干凝胶，干凝胶研磨后在还原气氛下热还原，在保护气氛下经退火处理，实现恒温晶像转化后即可得到具有相变性质的单斜晶系结构VO₂。该方法具有合成温度高，工艺能耗大，具有一定的安全隐患。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种合成温度低、反应时间短、纯度高的单斜晶系结构二氧化钒粉体的制备方法。

本发明提供了一种单斜晶系结构单斜晶系结构二氧化钒粉体的制备方法，其包括以下步骤：

A.按照质量比为1：(2～9)配制醇和水的混合溶剂，备用；

B.将五氧化二钒、还原性酸和钨源按V:H:W的摩尔比为1：(0.1～9)：(0～0.1)加入到步骤A所配制的混合溶剂中，分散，在140～240℃下反应3～24h，待反应液冷却后，分离出固体产物并干燥，得到四方金红石结构二氧化钒粉体；

C.将步骤B中所得的四方金红石结构二氧化钒粉体在惰性气体的保护下于400～700℃下煅烧0.5～8h，即得到单斜晶系结构二氧化钒粉体。