[发明专利]M相二氧化钒纳米粉体的制备方法

说明书

本申请涉及一种M相二氧化钒纳米粉体的制备方法，属于无机功能材料技术领域。一种M相二氧化钒纳米粉体的制备方法，包括：向五价含钒化合物的水溶液中依次加入酸性试剂和肼盐酸盐水溶液，配制成混合溶液。将混合溶液与碱性试剂混合得到悬浊液。对悬浊液进行固液分离得到固体产物，对固体产物的水溶液进行水热反应。将固体产物的水溶液直接用水热法可以得到M相二氧化钒纳米粉体，不需要后续高温退火处理，产物具有较纯的物相，较好的结晶度，粉体粒径小且粒径分布均匀。本申请的水热晶化过程没有气体产生，安全性好，对设备、反应温度和时间要求不高，适合工业化大规模生产，且该制备方法具有操作简便，成本低廉等特点。

技术领域

本申请涉及无机功能材料技术领域，且特别涉及一种M相二氧化钒纳米粉体的制备方法。

背景技术

二氧化钒有多达10余种晶相，其中只有M/R相具有热致变色性能。目前已报道多种制备二氧化钒粉末的方法，但很难一步制备具有优异热致相变性能的M相二氧化钒粉体，固相法(如热分解)需对含钒前驱体高温煅烧，能耗高且产物粒径大分布宽。液相法往往制备出来的是亚稳态二氧化钒粉体，虽然高温退火能将其转变为M相二氧化钒，但退火过程中会导致颗粒烧结和团聚，所制备的二氧化钒也通常为微米级。

发明内容

针对现有技术的不足，本申请实施例的目的包括提供一种M相二氧化钒纳米粉体的制备方法，改善制备工艺复杂，M相二氧化钒粉体颗粒大、分布不均匀的技术问题。

第一方面，本申请实施例提出了一种M相二氧化钒纳米粉体的制备方法，包括：向五价含钒化合物的水溶液中依次加入酸性试剂和肼盐酸盐水溶液，配制成混合溶液。将混合溶液与碱性试剂混合得到悬浊液。对悬浊液进行固液分离得到固体产物，对固体产物的水溶液进行水热反应。

本申请实施例制得的固体产物的水溶液即为前驱液，将前驱液直接用水热法可以得到M相二氧化钒纳米粉体，不需要后续高温退火处理，产物具有较纯的物相，较好的结晶度，粉体粒径小且粒径分布均匀。本申请的水热晶化过程没有气体产生，安全性好，对设备、反应温度和时间要求不高，适合工业化大规模生产，且该制备方法具有操作简便，成本低廉等特点。

在本申请的部分实施例中，肼盐酸盐与五价含钒化合物中钒元素的摩尔比为(0.05-1):1。

在该配比范围内，肼盐酸盐与五价钒的反应较为充分，产物较为纯净。

在本申请的部分实施例中，肼盐酸盐水溶液中的肼盐酸盐包括肼单盐酸盐和肼二盐酸盐中的任意一种或两种。

肼盐酸盐作为还原剂，将溶液中的五价钒还原为四价钒。

在本申请的部分实施例中，五价含钒化合物的水溶液中钒离子的浓度为0.05-0.5mol/L。

在该配比范围内，肼盐酸盐与五价钒的反应较为充分，产物较为纯净。

在本申请的部分实施例中，五价含钒化合物包括五氧化二钒、偏钒酸铵、偏钒酸钠、偏钒酸钾、钒酸钠以及钒酸钾中的任意一种或至少两种的组合物。

上述物质均可以作为反应原料制备M相二氧化钒纳米粉体。

在本申请的部分实施例中，混合溶液的pH值为1-2。

酸性试剂调节五价含钒化合物水溶液的pH值，该pH条件的混合溶液可以使得还原反应进行的较为完全。

在本申请的部分实施例中，悬浊液的pH值为6-10，可选的，悬浊液的pH值为7-8。

该pH值的悬浊液可以使得四价钒与碱充分反应得到悬浊液，将四价钒通过固液分离从溶液中分离出来。

在本申请的部分实施例中，在进行水热反应之前，固体产物的水溶液中加入掺杂剂，掺杂剂中的掺杂元素与五价含钒化合物中钒元素的摩尔比为(0.005-0.1):1。