[发明专利]一种近室温相变的氧化钒纳米材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种近室温相变的氧化钒纳米材料及其制备方法，属于相变纳米材料技术领域。

背景技术

热致变色节能玻璃由于采用具有热致变色性质的材料，使其对太阳光的透过性随外界环境温度改变而改变。在这些热致变色材料中，氧化钒（VO₂）具有接近室温的相变温度，能够智能地调节太阳光的透过性，更具有实际应用潜力。

氧化钒，在某一温度（Tc）时，会发生可逆的由单斜结构向四方金红石结构转变。在低于Tc时，二氧化钒呈现半导体态，红外线可以透过；在高于Tc时，它为金属态，红外线被反射。对于体相VO₂，它的相变温度接近68℃。然而，要实现VO₂在智能化节能玻璃的产业化应用，必须进一步降低相变温度至接近25℃。为此，经研究发现，掺杂其它元素可以降低其相变温度。掺杂，尤其是掺入高价态W，Ta，Mo等，能有效地降低VO₂相变温度；引入同价态的Ti，Sn，Zr等，有助于形成金红石结构，降低相变自由能。

因此，提出一种通过锡和钨共掺杂氧化钒相变纳米材料，能够降低其发生可逆相变的温度。它的制备方法简单，成本相对较低，工艺条件容易控制，具有工业生产应用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：提供一种近室温相变的氧化钒纳米材料及其制备方法，它降低了氧化钒发生可逆相变的温度，制备成本相对较低，工艺条件容易控制，具有工业生产应用前景。

本发明所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：

一种近室温相变的氧化钒纳米材料，它的表达式为V_(1-x-y)Sn_xW_yO₂，其中0＜x＜0.1，0＜y＜0.05，通过控制掺杂比例，调整目标产物的相变温度。

一种近室温相变的氧化钒纳米材料的制备方法，它包括以下步骤：

（1）准备原料：根据表达式V_(1-x-y)Sn_xW_yO₂，其中0＜x＜0.1，0＜y＜0.05，按照V、Sn、W元素的摩尔比例准确称取相应重量的五氧化二钒V₂O₅、四氯化锡SnCl₄、二水合钨酸钠Na₂WO₄·2H₂O，按照五氧化二钒V₂O₅和二水合草酸C₂H₂O₄·2H₂O的摩尔质量比为1:1.5～1:3，准确称取二水合草酸C₂H₂O₄·2H₂O；

（2）前驱体溶液制备：将二水合草酸C₂H₂O₄·2H₂O溶于去离子水中，搅拌均匀，制成一定浓度的水溶液，然后向水溶液中依次加入五氧化二钒V₂O₅、四氯化锡SnCl₄、二水合钨酸钠Na₂WO₄·2H₂O，在室温下搅拌0.5～2h；

（3）水热反应：将上述前驱体溶液加入合成反应釜，在120～200℃条件下，反应10-24h，然后自然冷却至室温，取下层沉淀过滤、洗涤、干燥、粉碎；

（4）粉体烧成：将粉碎后的样品在烧结炉中，在400～600℃条件下，煅烧2～5h，即得目标产物。

作为优选实例，所述步骤（2）二水合草酸C₂H₂O₄·2H₂O水溶液浓度在0.07～0.25mol/L之间。

作为优选实例，所述步骤（3）中多次洗涤反应沉淀物，至取上层清液采用滴加硝酸银检验无沉淀生成。

本发明的有益效果是：