相变温度可控钨掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种相变温度可控钨掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺，采用严格控制前驱体制备溶液的ｐＨ在７～９范围、选用有机胺－甲酸联合还原剂还原、整个制备过程惰性气体保护等系列手段，使得本发明专利技术的制备工艺得到的产物为高纯度单相的ＶＯ↓［２］纳米粉体。由于白钨酸的化学活性远高于其它钨的化合物，使得Ｗ↑［６＋］在ＶＯ↓［２］晶格中的掺杂量大大增加，达到了有效掺杂的目的，进而实现了相变温度可控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米二氧化钒粉体的制备工艺，具体说，是涉及相变温度可控钨掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺。
技术介绍
作为功能材料，自从1959年美国贝尔实验室的Morin F.J.发现二氧化钒(VO2)的热致相变以来，VO2就成为相变金属化合物中目前研究趋热的一种。原因是VO2的相变温度为68℃，最接近室温，即VO2的高温金属相(M)与低温半导体相(S)会在68℃时发生突变。伴随着结构的变化，VO2的某些物理性能也会发生突变，如电阻(率)发生4-5个数量级的突跃，同时还有磁化率、光学折射率、透射率和反射率的突变，尤其在红外和近红外波段光学透过率变化最为明显。最为值得关注的是这些在相变温度前后突变的性质是可逆的。二氧化钒不仅性质突变十分明显、相变温度最接近室温，更重要的是通过掺杂可以把相变温度降低到室温甚至室温以下。但是，掺杂离子对二氧化钒中离子的取代，同时会造成二氧化钒晶格结构的变化。这种变化的直接后果是导致掺杂后的产品在相变前后光学、电学特性变化幅度减小。虽然在中国专利文献CN1279211、CN1347856、CN1451633、CN1693211、CN1693212中均公开了掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺，尤其是钨掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺，但它们都有共同的缺点：掺杂的钨源活性低，不能有效掺杂到VO2晶格中，因此很难实现相变温度可控。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术的不足，提供一种相变温度可控钨掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺。本专利技术提供的相变温度可控钨掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺，包括-->以下具体步骤：1)用去离子水配制0.5～1mol/L的V2O5溶液；2)滴加草酸调节pH＝7～9；3)在70～90℃下搅拌0.5～1.5小时；4)分三次滴加浓盐酸，使反应体系的pH始终保持在7～9；5)100℃搅拌15min；6)滴加6～8ml有机胺-甲酸(摩尔比为1∶2)溶液使得反应液呈深蓝色，即得VOCl2溶液；7)用去离子水稀释到2.0mol/L，然后用V2O5调节pH＝1；8)用去离子水配制1.5～2mol/L的NH4HCO3溶液，然后加入与NH4HCO3等摩尔数的白钨酸，通入二氧化碳驱氧；9)在搅拌下滴入20～40ml上述VOCl2溶液，滴完后静置0.5～1.0h；10)有大量晶体析出，抽滤洗涤，得前驱体；11)加入60～80ml无水乙醇于前驱体中，用超声波粉碎约1.0h；12)通入纯度为99.99％的氮气，加热至450℃～800℃，并保温2～3小时，即得样品。所述有机胺为一元有机胺或二元有机胺，优选甲基胺、乙基胺、二甲基胺或二乙基胺。由于本专利技术采用严格控制前驱体制备溶液的pH在7～9范围、选用有机胺-甲酸联合还原剂还原、整个制备过程惰性气体保护等系列手段，使得本专利技术的制备工艺得到的产物为高纯度单相的VO2纳米粉体。由于白钨酸的化学活性远高于其它钨的化合物，使得W6+在VO2晶格中的掺杂量大大增加，达到了有效掺杂的目的，进而实现了相变温度可控。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细、完整的说明：实施例1本实施例的相变温度可控钨掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺，包括以下具体步骤：-->1)用去离子水配制0.5mol/L的V2O5溶液；2)滴加草酸调节pH＝7～9；3)在70～90℃下搅拌0.5～1.5小时；4)分三次滴加浓盐酸，使反应体系的pH始终保持在7～9；5)100℃搅拌15min；6)滴加6ml有机胺-甲酸(摩尔比为1∶2)溶液，使得反应液呈深蓝色，即得VOCl2溶液；7)用去离子水稀释到2.0mol/L，然后用V2O5调节pH＝1；8)用去离子水配制2mol/L的NH4HCO3溶液，然后加入与NH4HCO3等摩尔数的白钨酸，通入二氧化碳驱氧；9)在搅拌下滴入30ml上述VOCl2溶液，滴完后静置0.5～1.0h；10)有大量晶体析出，抽滤洗涤，得前驱体；11)加入60ml无水乙醇于前驱体中，用超声波粉碎约1.0h；12)通入纯度为99.99％的氮气，加热至450℃，并保温2～3小时，即得样品。所得钨掺杂纳米二氧化钒粉体的粒径≤50nm，相变温度为48℃。实施例2本实施例的相变温度可控钨掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺，包括以下具体步骤：1)用去离子水配制1mol/L的V2O5溶液；2)滴加草酸调节pH＝7～9；3)在70～90℃下搅拌0.5～1.5小时；4)分三次滴加浓盐酸，使反应体系的pH始终保持在7～9；5)100℃搅拌15min；6)滴加8ml有机胺-甲酸(摩尔比为1∶2)溶液，使得反应液呈深蓝色，即得VOCl2溶液；7)用去离子水稀释到2.0mol/L，然后用V2O5调节pH＝1；8)用去离子水配制1.5mol/L的NH4HCO3溶液，然后加入与NH4HCO3等摩尔数的白钨酸，通入二氧化碳驱氧；-->9)在搅拌下滴入50ml上述VOCl2溶液，滴完后静置0.5～1.0h；10)有大量晶体析出，抽滤洗涤，得前驱体；11)加入80ml无水乙醇于前驱体中，用超声波粉碎约1.0h；12)通入纯度为99.99％的氮气，加热至800℃，并保温2～3小时，即得样品。所得钨掺杂纳米二氧化钒粉体的粒径≤50nm，相变温度为26℃。实施例3本实施例的相变温度可控钨掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺，包括以下具体步骤：1)用去离子水配制0.75mol/L的V2O5溶液；2)滴加草酸调节pH＝7～9；3)在70～90℃下搅拌0.5～1.5小时；4)分三次滴加浓盐酸，使反应体系的pH始终保持在7～9；5)100℃搅拌15min；6)滴加7ml有机胺-甲酸(摩尔比为1∶2)溶液，使得反应液呈深蓝色，即得VOCl2溶液；7)用去离子水稀释到2.0mol/L，然后用V2O5调节pH＝1；8)用去离子水配制1.75mol/L的NH4HCO3溶液，然后加入与NH4HCO3等摩尔数的白钨酸，通入二氧化碳驱氧；9)在搅拌下滴入40ml上述VOCl2溶液，滴完后静置0.5～1.0h；10)有大量晶体析出，抽滤洗涤，得前驱体；11)加入70ml无水乙醇于前驱体中，用超声波粉碎约1.0h；12)通入纯度为99.99％的氮气，加热至650℃，并保温2～3小时，即得样品。所得钨掺杂纳米二氧化钒粉体的粒径≤50nm，相变温度为35℃。-->本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变温度可控钨掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺，其特征在于，所述工艺包括以下具体步骤：１）用去离子水配制０．５～１ｍｏｌ／Ｌ的Ｖ↓［２］Ｏ↓［５］溶液；２）滴加草酸调节ｐＨ＝７～９；３）在７０～９０℃下搅拌０．５～１．５小时；４）分三次滴加浓盐酸，使反应体系的ｐＨ始终保持在７～９；５）１００℃搅拌１５ｍｉｎ；６）滴加６～８ｍｌ有机胺－甲酸（摩尔比为１∶２）溶液，使得反应液呈深蓝色，即得ＶＯＣｌ↓［２］溶液；７）用去离子水稀释浓度为２ｍｏｌ／Ｌ，然后用Ｖ↓［２］Ｏ↓［５］调节ｐＨ＝１；８）用去离子水配制１．５～２ｍｏｌ／Ｌ的ＮＨ↓［４］ＨＣＯ↓［３］溶液，然后加入与ＮＨ↓［４］ＨＣＯ↓［３］等摩尔数的白钨酸，通入二氧化碳驱氧；９）在搅拌下滴入２０～４０ｍｌ上述ＶＯＣｌ↓［２］溶液，滴完后静置０．５～１．０ｈ；１０）有大量晶体析出，抽滤洗涤，得前驱体；１１）加入６０～８０ｍｌ无水乙醇于前驱体中，用超声波粉碎约１．０ｈ；１２）通入纯度为９９．９９％的氮气，加热至４５０℃～８００℃，并保温２～３小时，即得样品。

【技术特征摘要】
1.一种相变温度可控钨掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺，其特征在于，所述工艺包括以下具体步骤：1)用去离子水配制0.5～1mol/L的V2O5溶液；2)滴加草酸调节pH＝7～9；3)在70～90℃下搅拌0.5～1.5小时；4)分三次滴加浓盐酸，使反应体系的pH始终保持在7～9；5)100℃搅拌15min；6)滴加6～8ml有机胺一甲酸(摩尔比为1∶2)溶液，使得反应液呈深蓝色，即得VOCl2溶液；7)用去离子水稀释浓度为2mol/L，然后用V2O5调节pH＝1；8)用去离子水配制1.5～2mol/L的NH4HCO3溶液，然后加入与NH4HCO3等摩...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭子飞，江炜，王媛，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：发明
国别省市：31[]