[发明专利]反向水解沉淀制备纳米二氧化钒的方法

说明书

本发明属于二氧化钒制备技术领域，具体涉及一种反向水解沉淀制备纳米二氧化钒的方法。针对现有化学沉淀法制备二氧化钒难以得到结晶度高，均一性好，粒度小的纳米二氧化钒的问题，本发明提供了一种反向水解沉淀制备纳米二氧化钒的方法，包括以下步骤：a、取氢氧化钠溶液，搅拌下滴加四价钒溶液至溶液pH值至7～8.5；b、离心，洗涤，干燥，研磨得到前驱体粉末；c、加入乙醇溶液，水热反应12～24h，冷却至室温，离心，分离得到M相VO₂粉体。本发明工艺简单，操作方便，制备成本低，可以快速大量的制备二氧化钒，VO₂具有纯度高、粒度分布均一、结晶性好的优点，可以广泛的应用于智能窗、光电开关、热敏电阻等领域。

技术领域

本发明属于二氧化钒制备技术领域，具体涉及一种反向水解沉淀制备纳米二氧化钒的方法。

背景技术

化学沉淀和水热法是纳米粉体液相制备最常用的两种方法，化学沉淀主要是采用四价钒源，在沉淀剂的作用下，发生水解沉淀得到氢氧化氧钒或者碱式碳酸氧钒前驱体，再将前驱体晶化得到目标产物，晶化的方式主要有两种，一种是通过高温热处理，往往存在能耗高，产物烧结，均一性差的问题；另一种是水热晶化，利用水热反应的优点可制得粒度均一，结晶度好的纳米粉体，但这一过程中，前驱体的分散性，均一性很大程度上决定了最终产物的分散性和均一性。因此，如何简单，快速制备出粒度分布窄，分散性好的前驱体至关重要。水热法通常是以五氧化二钒为原料，加入还原剂，通过高温高压水溶液中还原反应制得二氧化钒，此方法最大问题在于钒溶液浓度高时制得产物粒径大，钒溶液浓度低时，产物收率又特别低。除此之外，还存在过度还原生成三氧化二钒的问题，以及对还原剂的纯度要求也比较高。

专利CN101734720A公开了一种二氧化钒超细粉体的制备方法，该方法提出采用N₂H₄·2HCl和草酸在盐酸介质中还原，制得二氯氧钒溶液，向二氯氧钒溶液中加入碳铵，水解制得碱式氧钒碳酸铵前驱体，将其超声破碎至小于2μm后，置于氮气气氛炉中加热分解得到二氧化钒粉体。该方法采用化学沉淀-高温热处理的思路，虽然前驱体在超声中破碎，但仍然改变不了热处理过程中存在粉体部分烧熔，局部团聚严重，均一性差的问题；同时由于其涉及到高温热处理，还存在着能耗高的问题。

专利CN104724757A公开了一种基于溶剂热低温直接合成金红石相二氧化钒纳米粉体的方法，将含有质量比为100：(1～10)：(1～5)的溶剂、助溶剂、和钒源的均一溶液在150～240℃进行溶剂热反应2～24小时后将反应产物离心、洗涤和干燥制备得到金红石相二氧化钒纳米粉体。其中溶剂为乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、丙三醇、异丙醇和正丁醇中至少一种；钒源为乙酰丙酮氧钒、草酸氧钒、硫酸氧钒、四氯化钒和二氯化钒至少一种；助溶剂为过氧化氢、稀盐酸、氢氧化钠、氨水、稀硫酸、碳酸氢钠和碳酸氢铵中的任意一种。该方法虽然采用四价钒为钒源，却并没有涉及水解沉淀过程，而是溶剂热法，一般溶剂热法存在有机溶剂昂贵、对人体和环境危害大、产量小，不适宜工业化应用的缺点。

专利CN101391814A公开了一种金红石相二氧化钒粉体的制备方法，该方法提出向钒离子浓度为0.05～1.5M的硫酸氧钒或草酸氧钒或二氯氧钒溶液中加入1～10％(掺杂剂和钒离子摩尔百分比)的掺杂剂，而后将溶液移入水热反应釜中，于200～300℃下反应1～7天。该方法省略了前驱体的制备，直接一步从溶液中结晶出二氧化钒，虽然工艺简单，但反应周期过长，同时产物粒径会过度生长，达到微米级，不适用于推广应用。

可见，目前还没有一种方法能够制备分散性和均一性好的前驱体，进而得到结晶度高，均一性好，粒度小的纳米二氧化钒，亟待开发。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：现有化学沉淀法制备二氧化钒由于制备前驱体不容易控制分散性和均一性，难以得到结晶度高，均一性好，粒度小的纳米二氧化钒的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案为：提供一种反向水解沉淀制备纳米二氧化钒的方法。该方法包括以下步骤：