一种热分解球磨所得前驱体制备单斜相二氧化钒纳米粉体的制备方法技术

本发明专利技术属于二氧化钒粉体制备领域，具体涉及一种热分解球磨所得前驱体制备单斜相二氧化钒纳米粉体的制备方法。包括以下步骤：（1）将钒源、还原剂混合，得混合配料；（2）将混合配料加入到球磨装置中，加入研磨球进行研磨；（3）将步骤2）中前驱体转移至管式炉中高温烧结，得到VO

Preparation of monoclinic vanadium dioxide nano powder by precursor preparation from thermal decomposition and ball milling

【技术实现步骤摘要】
一种热分解球磨所得前驱体制备单斜相二氧化钒纳米粉体的制备方法
本专利技术属于二氧化钒粉体制备领域，具体涉及一种热分解球磨所得前驱体制备单斜相二氧化钒纳米粉体的制备方法。
技术介绍
二氧化钒（VO2）是一种多晶型过渡金属氧化物，其中单斜相VO2(M)在68℃发生绝缘体－金属相转变，伴随电阻率、红外透过率等性质的突变，使其可应用于温控开关和智能玻璃等领域。目前，通过热解法制备单斜相二氧化钒的方法主要有，钒源与还原剂在水溶液下反应得到前驱体，然后通过煅烧得到VO2(M)。该方法制备前驱体过程繁琐，且涉及到盐酸二肼等有毒有机试剂的使用，存在污染风险。而球磨法制备前驱体不仅绿色环保，而且设备简单、原料易得、产率高、时间短、成本低、易于大量制备。当前，通过热分解球磨所得前驱体制备VO2(M)纳米粉体的方法研究较少，主要有中国专利CN109336176A公开了一种固相法大量制备金红石相二氧化钒纳米粉体的方法，该方法首先将五氧化二钒粉体球磨后与草酸均匀混合，而后进行低速球磨，烘干后再转移至球磨机中进行高速球磨得到前驱体，经煅烧得到VO2(M)，再经高速球磨得到小粒度VO2(M)粉体。该方法需四次球磨，制备过程繁琐。中国专利CN108975401A公开了一种掺杂二氧化钒纳米粉体的制备方法，该专利以偏钒酸铵为钒源，有机酸及其铵盐为还原剂，加入掺杂剂球磨0.5~5小时得到前驱体，然后在200~800℃温度下煅烧0.5~6小时，得到VO2(M)粉体。该方法仅需一次球磨，大大缩短了生产周期，但该方法所得样品粒径尺寸较大，颗粒分散性较差。一种热分解球磨所得前驱体制备单斜相二氧化钒纳米粉体的制备方法，以V2O5为钒源，有机酸铵盐为还原剂，通过球磨制备前驱体，然后经退火热分解得到VO2(M)纳米粉体。该方法所得前驱体与球磨罐粘黏性小，易于与设备分离，所得样品颗粒尺寸小、分散度高。此外，如图1为2019年五氧化二钒与偏钒酸铵价格对比，通过对比两种钒源价格大体接近。（五氧化二钒年平均价格14.71万元/吨；偏钒酸铵年平均价格14.41万元/吨），但由表1可知，由于五氧化二钒分子式中含有两个钒原子，偏钒酸铵含有一个钒原子，所以每制备1吨二氧化钒所需成本，五氧化二钒显著小于偏钒酸铵。因此，一种热分解球磨所得前驱体制备单斜相二氧化钒纳米粉体的制备方法为工业化制备高质量、低成本VO2提供了新方法。表1
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种热分解球磨所得前驱体制备单斜相二氧化钒纳米粉体的制备方法，克服现有技术中存在的生产成本高，VO2粉体制备粒径大，分散度差的问题为了实现上述目的或者其他目的，本专利技术通过以下技术方案实现。一种热分解球磨所得前驱体制备单斜相二氧化钒纳米粉体的制备方法，包括以下步骤：1）将钒源、还原剂混合，得混合配料；2）将混合配料加入到球磨装置中，加入研磨球进行研磨；3）将步骤2）中前驱体转移至管式炉中高温烧结，得到VO2(M)粉体。进一步地，所述钒源为V2O5。进一步地，所述还原剂选甲酸铵、苯甲酸铵、乙酸铵、四丁基乙酸铵、氨基磺酸铵、癸二酸铵、柠檬酸铵、紫脲酸铵、水杨酸铵、草酸铵、酒石酸铵等有机酸铵盐的一种或多种。优选地，所述还原剂为草酸铵。进一步地，所述钒源、还原剂的摩尔比为1：（1~5）。进一步地，步骤2）中研磨球与混合配料的质量比为（5~50）：1。优选地，步骤2）中研磨球与混合配料的比例为（10~30）：1。进一步地，步骤2）中研磨时间为5min-24h。步骤2）研磨过程中转速为50-1400r/min。进一步地，所述球磨装置可以是球磨领域常用的球磨装置。进一步地，步骤3）高温烧结温度为350-700℃。进一步地，步骤3）高温烧结气氛为真空、氮气、氩气或氮气、氩气与空气的混合气。本专利技术所提供的一种热分解球磨所得前驱体制备单斜相二氧化钒纳米粉体的制备方法，首先利用球磨机械化学作用使钒源和还原剂发生反应制备前驱体，而后通过热分解得到单斜相VO2(M)纳米粉体。附图说明图12019年五氧化二钒与偏钒酸铵价格对比图（来源：http://www.sci99.com/五氧化二钒规格：粉钒，98%；偏钒酸铵规格：98%）。图2实施例1所得产品退火前后X-射线衍射（XRD）与VO2的标准卡片对比图。图3为实施例1所得产品的差示扫描量热图（DSC）。图4为实施例1所得产品的扫描电子显微镜图(SEM)。图5为对比例1所得产品的扫描电子显微镜图(SEM)。具体实施方式以下通过特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其它优点与功效。本专利技术还可通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本专利技术实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本专利技术的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。当实施例给出数值范围时，应理解，除非本专利技术另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本专利技术中使用的所有技术和科学术语与本
的技术人员对现有技术的掌握及本专利技术的记载，还可以使用与本专利技术实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本专利技术。实施例1：一种热分解球磨所得前驱体制备单斜相二氧化钒纳米粉体的制备方法，包括以下步骤：（1）将五氧化二钒0.559g、草酸铵0.436g混合，得混合配料。（2）研磨：将混合配料加入球磨罐中，加入不锈钢研磨球35g，转速1000r/min，研磨2h。（3）取料：借助钥匙刮取球磨罐内研磨物料。（4）烧结：将上述物料置于管式炉，真空气氛500℃保温4h得到VO2(M)纳米粉体。实施例2：一种热分解球磨所得前驱体制备单斜相二氧化钒纳米粉体的制备方法，包括以下步骤：（1）将五氧化二钒1.243g、酒石酸铵1.257g混合，得混合配料。（2）研磨：将混合配料加入球磨罐中，加入不锈钢研磨球15g，转速100r/min，研磨15h。（3）取料：借助钥匙刮取球磨罐内研磨物料。（4）烧结：将上述物料置于管式炉，真空气氛700℃保温1h得到VO2(M)纳米粉体。实施例3：一种热分解球磨所得前驱体制备单斜相二氧化钒纳米粉体的制备方法，包括以下步骤：（1）将五氧化二钒5.103g、紫脲酸铵2.583g混合，得混合配料。（2）研磨：将混合配料加入球磨罐中，加入不锈钢研磨球210g，转速800r/min，研磨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热分解球磨所得前驱体制备单斜相二氧化钒纳米粉体的制备方法 ，其特征在于，包括以下步骤：/n1）将钒源、还原剂混合，得混合配料；/n2）将混合配料加入到球磨装置中，加入研磨球进行研磨；/n3）将步骤2）中前驱体转移至管式炉中高温烧结，得到VO

【技术特征摘要】
1.一种热分解球磨所得前驱体制备单斜相二氧化钒纳米粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将钒源、还原剂混合，得混合配料；
2）将混合配料加入到球磨装置中，加入研磨球进行研磨；
3）将步骤2）中前驱体转移至管式炉中高温烧结，得到VO2(M)粉体；
如权利要求1所述的一种热分解球磨所得前驱体制备单斜相二氧化钒纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述钒源为V2O5。


2.如权利要求1所述的一种热分解球磨所得前驱体制备单斜相二氧化钒纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述还原剂选自甲酸铵、苯甲酸铵、乙酸铵、四丁基乙酸铵、氨基磺酸铵、癸二酸铵、柠檬酸铵、紫脲酸铵、水杨酸铵、草酸铵、酒石酸铵等有机酸铵盐的一种或多种。


3.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述还原剂为草酸铵。


4.如权利要求1所述的一种热分解球磨所得前驱体制备单斜相二氧化钒纳米粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋绪川，王驰元，徐慧妍，游淇，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东;37