一种氟化镁包覆二氧化钒核壳复合粉体及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种氟化镁包覆二氧化钒核壳复合粉体及其制备方法，所述氟化镁包覆二氧化钒核壳复合粉体包括二氧化钒内核和包覆在所述M相二氧化钒内核表面的氟化镁层，所述二氧化钒内核和氟化镁层的物质的量比为1:（0.1～2），优选为1:（0.5～1）。

【技术实现步骤摘要】
一种氟化镁包覆二氧化钒核壳复合粉体及其制备方法
本专利技术涉及一种氟化镁包覆二氧化钒核壳复合粉体及其制备方法，属于化工材料合成和功能材料
，特别涉及二氧化钒的核壳包覆领域。
技术介绍
全球能源短缺问题日益严重，过度碳排放引起环境日益恶化，节能减排已成为当前各国的首要任务。据估计，建筑能耗占社会总能耗的1/3以上，因此，推进建筑节能是节能减排、实现可持续发展的重点措施之一。建筑能耗中很大部分用于空调，而玻璃窗作为建筑与外界进行热交换的主要通道，成为空调能源流失的主要途径。因此，使用各种类型的节能窗，能有效地降低能耗，达到节能环保的目的。现有市场节能窗主流产品为低辐射(Low-E)玻璃和热反射玻璃等，由于技术成熟，价格便宜，隔热性能良好，被广泛应用于建筑节能。但上述节能窗光学性能不能因季节变化和人为需求改变，难以适应我国大多数冬寒夏热地区的节能需求以及人们对居住环境舒适程度越来越高的要求。于是，被称为“智能节能窗”的新节能产品便应运而生，将成为继Low-E后新一代节能玻璃产品。在各种类型的智能节能窗中，利用二氧化钒室温附近的半导体-金属可逆相变原理研制的热致变色节能窗，具有结构简单，材料用量少，完全不用开关或人工能源控制就能顺应环境温度变化而实现自动光热调控等显著优点，在各国获得重视并相继研发。其中，使用纳米二氧化钒的温控智能节能贴膜技术已率先在我国获得突破，制备出的二氧化钒基温控智能节能贴膜即将投放市场。但是，二氧化钒纳米粉体的保存和应用领域仍存在一些难点，其对于环境要求较高，易发生变质，例如，受空气中的水、氧的影响，二氧化钒逐渐转变为五氧化二钒。面对纳米颗粒的这种不稳定性，则需要对其进行保护。这种稳定性要求主要为抗氧化性能，抗水性能，以及耐温耐湿性能。在二氧化钒颗粒的表面构筑一层致密且稳定的物质，能够起到隔绝氧气与水分的作用，避免了内核颗粒的变性。同时，包覆后粉体的退火可以提高二氧化钒的结晶度而避免了核的团聚，进而提高其光学性能。现有文献和专利(文献(NewJournalofChemistry,2016,40(3):2592-2600)；专利1(中国授权公告号CN104032372B))已有利用氧化锌对纳米粒子进行包覆，对氧化钒进行保护性稳定。由于氧化锌与二氧化钒的晶格常数接近，形成了外延的结构。氧化锌在二氧化钒表面形成了刺猬状的结构，即从二氧化钒表面外延出许多棒状结构。这种结构能对纳米粒子实现一定的保护效果，但导致粒子整体尺寸增大，纳米粉体的变色性能受到了影响。专利2(中国授权公告号CN103554997B)和专利3(中国公开号CN106660822A)公开了一种碳包覆VO2的方法，利用极薄碳膜对可见光透明的特点进行光学设计，即可提高金红石相二氧化钒的稳定性，又不影响金红石相二氧化钒颗粒的整体可见光透过性，但是该纳米粒子干燥后需要隔绝水，若接触到水则保护效果便会消失，并且有机物碳化的过程需要高温退火增加能耗。专利4(中国授权公告号CN103205249B)和专利5(中国授权公告号CN103242821B)公开了SiO2包覆VO2的方法，该法得到的核壳结构不致密，并且需要500～800℃真空退火。申请公布号CN108002442A公开了一种无定形氧化铝包覆二氧化钒纳米粉体及其制备方法，无定形氧化铝包覆在二氧化钒内核表面，可以防止结晶氧化铝在结晶时由于晶粒取向不同而导致壳层开裂的情况，而且氧化铝层呈现包覆，可以提高二氧化钒内核的稳定性，但该法在制备时需要加入促使沉淀剂分解，并且产物仍需要退火处理。综上，简便快速地合成二氧化钒纳米粉体核壳结构的并增强稳定性仍需要进一步研究。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种氟化镁包覆二氧化钒核壳复合粉体及其制备方法。一方面，本专利技术提供了一种氟化镁包覆二氧化钒核壳复合粉体，包括二氧化钒内核和包覆在所述M相二氧化钒内核表面的氟化镁层，所述二氧化钒内核和氟化镁层的物质的量比为1:(0.1～2)，优选为1:(0.5～1)。本专利技术利用氟化镁MgF2包覆二氧化钒VO2纳米粉体，以提升VO2内核的耐氧化性，达到长时间保管或使用，也能维持优异的热变色性。且，外层的MgF2耐酸耐碱，亦可提升VO2内核的抗酸碱性，同时其很好的热稳定性、光稳定性，折射率低，硬度高，可见-红外区域透明。此外，VO2@MgF2核壳结构还可以抑制高温退火时VO2纳米颗粒间的烧结。再者，MgF2壳层(氟化镁层)可在低温下便可简单快速地制备，其与VO2金红石相的晶格常数和空间群匹配，故VO2相变后能与其很好地融合，有助于减小晶格应力，防止壳层开裂。较佳地，所述氟化镁层的厚度为1～200nm，优选为10～50nm。其中，MgF2层的厚度可根据VO2与MgF2的摩尔比进行调节。较佳地，所述二氧化钒内核为金红石相二氧化钒或/和单斜相二氧化钒。较佳地，所述二氧化钒内核的三维尺寸中至少有一维的尺寸≤100nm。另一方面，本专利技术还提供了一种上述的氟化镁包覆二氧化钒核壳复合粉体的制备方法，包括：将镁源溶液加入至二氧化钒分散液中，形成均匀的混合溶液；将氟源溶液滴加至所得混合溶液中，反应规定时间后，得到所述氟化镁包覆二氧化钒核壳复合粉体。较佳地，所述二氧化钒分散液中二氧化钒的质量浓度为0.1～5wt％。较佳地，所述镁源为镁盐，优选为硝酸镁、氯化镁、硫酸镁中的至少一种；所述镁源和二氧化钒的物质的量比1:(0.1～2)，优选为1:(0.5～1)。较佳地，所述氟源为能溶于混合溶液中并释放出氟离子的物质，优选为氟化铵、氟化钠、氟化钾中的至少一种；所述镁源中Mg和氟源中F的摩尔比为1：(0.25～4)。较佳地，所述氟源溶液的滴加速率为3～40mL/min。较佳地，所述反应的温度为-10～100℃，时间为1分钟～10小时；优选地，所述反应的时间为30分钟～5小时。较佳地，将所得氟化镁包覆二氧化钒核壳复合粉体(VO2@MgF2核壳纳米粉体)在真空气氛或惰性气氛中、在300～600℃下进行退火处理。本专利技术中退火的目的是为了提高VO2内核的结晶性，可增益其在近红外光的调节性能，因为该材料通常需要通过掺杂改变相变温度，而掺杂会降低其结晶性进一步影响其性能。本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术室温下利用沉淀反应即可快速在VO2纳米颗粒表面生长一层致密的MgF2壳层；(2)所制备氟化镁层(MgF2壳层)为无定形(极其弱的结晶态)伴有多颗粒态包覆，无定形态包覆在二氧化钒内核表面，可以防止壳层结晶时由于晶粒取向不同而导致壳层开裂；(3)VO2@MgF2核壳纳米粉体可一步合成，由于二氧化钒对称性和晶格常数与MgF2匹配，无需退火处理即可得到致密的核壳结构并能提高内核稳定性；(4)本专利技术的目的在于提高VO2粉体的耐候性，主要阻隔室温下空气中的水汽，防止其与VO2内核反应。附图说明图1为不同温度和不同Mg:F配比下得到的VO2@MgF2核壳纳米粉体的X射线衍射图谱；图2为实施例1制备的VO2@MgF2核壳纳米粉体的透射电镜照片；图3为实施例2制备的VO2@MgF2核壳纳米粉体的透射电镜照片；图4为实施例5制备的VO2@MgF2核壳纳米粉体的透射电镜照片；图5为实施例5制备的VO2@MgF2核壳纳米粉体与无包覆层VO2粉体的高温高湿老化曲线；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氟化镁包覆二氧化钒核壳复合粉体，其特征在于，包括二氧化钒内核和包覆在所述M相二氧化钒内核表面的氟化镁层，所述二氧化钒内核和氟化镁层的物质的量比为1:（0.1～2），优选为1:（0.5～1）。

【技术特征摘要】
1.一种氟化镁包覆二氧化钒核壳复合粉体，其特征在于，包括二氧化钒内核和包覆在所述M相二氧化钒内核表面的氟化镁层，所述二氧化钒内核和氟化镁层的物质的量比为1:（0.1～2），优选为1:（0.5～1）。2.根据权利要求1所述的氟化镁包覆二氧化钒核壳复合粉体，其特征在于，所述氟化镁层的厚度为1～200nm，优选为10～50nm。3.根据权利要求1或2所述的氟化镁包覆二氧化钒核壳复合粉体，其特征在于，所述二氧化钒内核为金红石相二氧化钒或/和单斜相二氧化钒。4.根据权利要求1-3中任一项所述的氟化镁包覆二氧化钒核壳复合粉体，其特征在于，所述二氧化钒内核的三维尺寸中至少有一维的尺寸≤100nm。5.一种如权利要求1-4中任一项所述的氟化镁包覆二氧化钒核壳复合粉体的制备方法，其特征在于，包括：将镁源溶液加入至二氧化钒分散液中，形成均匀的混合溶液；将氟源溶液滴加至所得混合溶液中，反应规定时间后，得到所述氟化镁包覆二氧化钒核壳复合粉体。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄爱彬，赵书文，纪士东，金平实，周奕杰，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31