一种微波辅热还原制备M相二氧化钒粉体的方法技术

本发明专利技术属于二氧化钒粉体制备技术领域，公开了一种微波辅热还原制备M相二氧化钒粉体的方法；将原料五氧化二钒与还原剂充分湿润分散于微波加热罐中，加入蒸馏水调节填充度，装好耐压外套，启动微波加热程序在微波功率为400～1400kw，填充度在0.2～0.9，反应温度从180～280℃中保持30～240min，反应结束后，冷却，过滤，所得滤饼用蒸馏水和乙醇分别洗涤数次，真空干燥即得二氧化钒粉体；粉体在惰性气体保护下600～1000℃高温热处理后转化为具有相变功能的M相VO2粉体；本发明专利技术具有物料加热均匀，不会出现过热现象，制备时间短，效率高；二氧化钒粉体颗粒细小，整体分布均匀，结晶性良好。

【技术实现步骤摘要】
一种微波辅热还原制备M相二氧化钒粉体的方法
本专利技术属于二氧化钒粉体制备领域，尤其涉及一种微波辅热还原制备M相二氧化钒粉体的方法。
技术介绍
M相单晶二氧化钒当温度达到68℃附近具有从单斜半导体相向四方金属相转变的特性，其材料的光学性能和电学性能都会发生突变。使得这种材料可广泛地应用于智能窗、抗激光辐射、光电开关和抗静电涂层等领域。目前，制备M相二氧化钒主要采用水热合成法，水热合成体系中虽能有效控制二氧化钒晶体生长，分散性也有一定提高。如专利CN104071843A，用二水合草酸还原五氧化二钒，表面活性剂为聚乙二醇，制得前驱体置于密闭状态，于温度200～260℃反应至少1d，粉体300～600℃退火，得到M相二氧化钒。专利CN101041464A，将五氧化二钒在810℃加热融化10～30分钟，把熔体倒入冷水制成五氧化二钒溶胶，加入低碳醇或低碳醛制成二元体系移入反应釜150℃中反应18h，制得二氧化钒。水热合成毕竟采用的是外部供热的方式，固液相体系受热不均匀，反应不充分且反应用时过长，产物产率低且杂质多，晶体形貌易结团块，粘连现象严重。而微波辅热技术巧妙的避开了这些缺陷，具有快速、高效、受热均匀等特点。现有技术还没有采用微波辅热的方式用甲醇还原制备M相二氧化钒粉体的报道。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种微波辅热还原制备M相二氧化钒粉体的方法。本专利技术是这样实现的，一种微波辅热还原制备M相二氧化钒粉体的方法，所述微波辅热还原制备M相二氧化钒粉体的方法包含以下步骤：步骤一，将五氧化二钒，甲醇和银源按V：C：A的摩尔比为1：0.9～6.3：0.01～0.1加入到微波加热罐SK-10HT-FC中，分散，调节微波加热功率为400～1400KW，填充度为0.2～0.9，反应温度从180～280℃中保持30～240min，反应结束后，冷却，过滤，滤饼用蒸馏水和乙醇分别洗涤数次，真空干燥得到B相二氧化钒粉体；步骤二：将步骤一中得到B相二氧化钒粉体在惰性气体氮气保护下于600～1000℃高温热处理后1～8h，即得M相二氧化钒粉体。进一步，步骤一微波加热罐SK-10HT-FC耐压7Mpa。进一步，步骤一的银源为氧化银、氯化银、硝酸银、硫酸银中的一种或几种。进一步，步骤一的真空干燥条件为在气压0.02～0.12MPa下，温度为70～120℃干燥1～5h。进一步，步骤二的热处理条件为产物均匀平铺在瓷舟中，推入通氮气的密闭升温式卧式炉中，升温速率5℃/min、保持N2流量1L/min。综上所述，本专利技术的优点及积极效果为：本专利技术以五氧化二钒为原料，甲醇作还原剂，硝酸银作为催化剂，采用微波辅热还原制备M相二氧化钒粉体。探讨了微波加热功率、填充度、反应温度、反应时间、甲醇用量因素对制备二氧化钒的影响，运用XRD、DSC和SEM对产物进行了物相、相变和形貌等特征的表征。在微波加热功率为1000KW，填充度为0.7，反应温度为250℃时，反应时间为60min，五氧化二钒与甲醇质量体积比为5：3时，得到纯度为98.6％的M相二氧化钒，相变点为69.6℃，且晶体形貌主要呈现棒状结构，长度约为1.0μm，直径为0.1～0.5μm。本专利技术的微波加热甲醇还原五氧化二钒制备二氧化钒粉体，与水热合成法相比较见表1。表1质量分数和产率制备方法w(VO2)/％w(V2O5)/％w(V2O3)/％产率/％水热合成法98.20.501.3090.80微波辅热法99.200.250.5592.30附图说明图1是本专利技术实施例提供的微波辅热还原制备M相二氧化钒粉体的方法流程图。图2是本专利技术实施例提供的XRD谱图。图3是本专利技术实施例提供的DSC曲线图。图4是本专利技术实施例提供的SEM图；图中：(a)本专利技术制备的晶体；(b)现有技术水热法制备晶体。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术以五氧化二钒为原料，甲醇作还原剂，采用微波加热法制备二氧化钒粉体，在系统分析微波加热功率、填充度、反应温度、反应时间、甲醇用量对制备VO2粉末的影响因素后，选择最佳的制备条件，产物再经纯化和热处理后，得到高纯度具有相变功能的M相VO2粉体。下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。如图1所示，本专利技术实施例提供的微波辅热还原制备M相二氧化钒粉体的方法包括以下步骤：S101：将五氧化二钒，甲醇和银源按V：C：A的摩尔比为1：0.9～6.3：0.01～0.1加入到微波加热罐SK-10HT-FC中，分散，调节微波加热功率为400～1400KW，填充度为0.2～0.9，反应温度从180～280℃中保持30～240min，反应结束后，冷却，过滤，滤饼用蒸馏水和乙醇分别洗涤数次，真空干燥得到B相二氧化钒粉体；S102：将步骤S101中得到B相二氧化钒粉体在惰性气体氮气保护下于600～1000℃高温热处理后1～8h，即得M相二氧化钒粉体。在本专利技术的优选实施例中，步骤S101微波加热罐SK-10HT-FC耐压7Mpa。在本专利技术的优选实施例中，步骤S101的银源为氧化银、氯化银、硝酸银、硫酸银中的一种或几种。在本专利技术的优选实施例中，步骤S101的真空干燥条件为在气压0.02～0.12MPa下，温度为70～120℃干燥1～5h。在本专利技术的优选实施例中，步骤S102的热处理条件为产物均匀平铺在瓷舟中，推入通氮气的密闭升温式卧式炉中，升温速率5℃/min、保持N2流量1L/min。下面结合具体实施例对本专利技术的应用原理作进一步的描述。实施例1：称取1.00g五氧化二钒，准确移取0.6mL甲醇于加热罐(SK-10HT-FC)中，微波功率为1000kw，加入0.1gAgNO3，用蒸馏水调节填充度为0.7，让粉末充分湿润分散，装好耐压外套，启动微波加热程序升温反应，反应温度250℃中保持60min，反应结束后，冷却，过滤，过滤，滤饼用蒸馏水和乙醇洗涤数次，放入真空干燥箱中80℃真空干燥烘干5h。然后将产物均匀平铺在瓷舟中，推入通氮气的密闭升温式卧式炉中，隔绝空气热处理。热处理条件为：升温速率5℃/min、保持N2流量1L/min、温度800℃、时间2h后，即得到0.92g黑色的M相二氧化钒粉体。实施例2：称取0.10g五氧化二钒，准确移取0.7mL甲醇于微波加热罐(SK-10HT-FC)中，微波功率为900kw，加入0.01gAgNO3，用蒸馏水调节填充度为0.6，让粉末充分湿润分散，装好耐压外套，启动微波加热程序升温反应，反应温度220℃中保持40min，反应结束后，冷却，过滤，过滤，滤饼用蒸馏水和乙醇洗涤数次，放入真空干燥箱中80℃真空干燥烘干3h。然后将产物均匀平铺在瓷舟中，推入通氮气的密闭升温式卧式炉中，隔绝空气热处理。热处理条件为：升温速率5℃/min、保持N2流量1L/min、温度600℃、时间2h后，即得到0.09g黑色的M相二氧化钒粉体。实施例3：称取2.00g五氧化二钒，准确移取1.4mL甲醇于微波加热罐(SK-10HT-FC)中，微波功率为1200kw，加入0.2gAgNO3，用蒸馏水调节填充度为0.7，让粉末充分湿润分散，装好耐压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微波辅热还原制备M相二氧化钒粉体的方法，其特征在于，所述微波辅热还原制备M相二氧化钒粉体的方法包含以下步骤：步骤一，将五氧化二钒，甲醇和银源按V：C：A的摩尔比为1：0.9～6.3：0.01～0.1加入到微波加热罐SK‑10HT‑FC中，分散，调节微波加热功率为400～1400KW，填充度为0.2～0.9，反应温度从180～280℃中保持30～240min，反应结束后，冷却，过滤，滤饼用蒸馏水和乙醇分别洗涤数次，真空干燥得到B相二氧化钒粉体；步骤二：将步骤一中得到B相二氧化钒粉体在惰性气体氮气保护下于600～1000℃高温热处理后1～8h，即得M相二氧化钒粉体。

【技术特征摘要】
1.一种微波辅热还原制备M相二氧化钒粉体的方法，其特征在于，所述微波辅热还原制备M相二氧化钒粉体的方法包含以下步骤：步骤一，将五氧化二钒，甲醇和银源按V：C：A的摩尔比为1：0.9～6.3：0.01～0.1加入到微波加热罐SK-10HT-FC中，分散，调节微波加热功率为400～1400KW，填充度为0.2～0.9，反应温度从180～280℃中保持30～240min，反应结束后，冷却，过滤，滤饼用蒸馏水和乙醇分别洗涤数次，真空干燥得到B相二氧化钒粉体；步骤二：将步骤一中得到B相二氧化钒粉体在惰性气体氮气保护下于600～1000℃高温热处理后1～8h，即得M相二氧化钒粉体。2.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈益超，
申请(专利权)人：湘西土家族苗族自治州产商品质量监督检验所，
类型：发明
国别省市：湖南,43