[发明专利]一种二氧化钛包覆三氧化钼复合纳米粉体及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种二氧化钛包覆三氧化钼复合纳米粉体及其制备方法和用途，所述二氧化钛包覆三氧化钼复合纳米粉体包括：结晶型三氧化钼、以及包覆所述三氧化钼的无定形氧化钛。利用这种核壳结构的复杂的光学效应可获得出更大的光学效果。

技术领域

本发明属于无机纳米材料领域，具体涉及一种二氧化钛包覆三氧化钼复合纳米粉体及其制备方法和用途。

背景技术

据估计，建筑能耗一般占据了社会总能耗的三分之一，同时，建筑用能对世界温室气体排放的贡献率高达25％，所以节能减排是世界节能的重中之重，而节能减排必须优先考虑建筑节能。资料显示建筑能耗50％是通过玻璃窗进行的，玻璃窗是建筑和外界光热交换的主要通道，因此实现建筑节能主要通过研制新型的智能节能窗，降低能耗，减少温室气体的排放，最终达到节能环保的目的。

目前出现的节能窗或者节能贴膜(简称节能窗)大致分为两类，一类是光学性能固定的节能窗，以目前市场上的低发射率(Low-E)玻璃为代表，其优点是价格便宜，隔热性能优越，应用最为广泛，但缺点是不能因季节变化实现冬夏实时调节，难以适应我国大多数冬寒夏热地区的需求。另一类则被称为“智能型节能玻璃”，采用多种致变色材料以对各种物理刺激产生相应的光学变化，可适用于大部分冬暖夏热地区，节能并且使室内环境更加舒适。智能节能玻璃分为电致变色、气致变色、热致变色和光致变色四种。电致变色材料需要施加电压，结构复杂，制备工艺要求极高，造成价格昂贵；气致变色需要通入氢气才能实现双向调节；热致变色玻璃颜色欠缺美感；而利用三氧化钼光照变色的性能能够研制的光致变色节能窗，由于能够顺应四季光强变化实现光照透过率的自动调节，结构简单，无需人工能源，有望成为下一届低碳环保的节能玻璃材料之一。

制备光致变色智能玻璃有两种方式，即采用大规模磁控溅射制备三氧化钼镀膜玻璃的物理制备方式，和采用纳米技术预先用化学手段制备三氧化钼纳米粉体，再将纳米粉体通过化学涂敷等方式制备成为贴膜节能玻璃的化学制备方式。与前一种方式相比，后者由于设备简单，普遍性强，价格低廉，易于大面积生产，和应用面广的显著优点，更容易为市场接受。

但是，由于三氧化钼半导体自身能带(在紫外光范围)的限制，材料调光范围和变色效率远差于理想应用。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种在光致变色上性能和结构都较佳的纳米颗粒和节能薄膜及其制备方法。

一方面，本发明提供一种氧化钛包覆氧化钼纳米粉体，其包括：结晶型三氧化钼、以及包覆所述三氧化钼的无定形氧化钛。

根据本发明，在三氧化钼表面包覆一层能带与三氧化钼匹配的半导体金属氧化物，两种能带匹配的半导体可以形成一种异质结结构，降低能带宽度，扩大调光范围，避免光生电子和空穴的再结合，提高光致变色效率，而且，利用二氧化钛对三氧化钼进行包覆可以进一步实现以下效果：1)由于氧化钛作为光催化剂，其性能优异，表明它在光照情况下产生的光生电子和空穴比一般材料要多，这对提高三氧化钼光致变色效率有绝对性的帮助；2)二氧化钛性能稳定，包覆在外层，起保护内层的作用；3)三氧化钼和二氧化钛包覆，构成新的光学结构单元，类似设计多层膜获得反射防止效果一样。利用这种核壳结构的复杂的光学效应可获得出更大的光学效果。

较佳地，所述三氧化钼为纳米棒、纳米线、纳米带、纳米片、或纳米球，晶型为正交型或六方型；优选地，所述三氧化钼为长短轴比≥6的棒状结晶，短轴最大直径≤1000nm，优选为500～1000纳米，长轴长度在10微米以上，优选为40～100微米。

较佳地，所述氧化钛的包覆厚度≤100nm，优选为5～100nm。

较佳地，所述氧化钛均匀包覆所述三氧化钼，其中包覆厚度的最厚处和最薄处相差不大于3倍。

另一方面，本发明提供上述氧化钛包覆氧化钼纳米粉体的制备方法，包括以下步骤：