一种氧化钒复合粉体及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开一种氧化钒复合粉体及其制备方法与应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)五氧化钒与草酸二水合物加水搅拌，使用稀酸溶液调节pH，得到草酸氧钒溶液；(2)向步骤(1)的草酸氧钒溶液滴加适量碱液，制得浆料，真空干燥后得到反应前驱物；(3)将步骤(2)得到的前驱物置于管式炉中，抽真空后通入保护气体，启动设定好的升温程序，开始固相反应，制得氧化钒复合粉体。本发明专利技术通过可控的复合粉体组分调控，实现了氧化钒粉体与节能膜热滞回线宽度的有效调控，有利于其智能窗应用。有利于其智能窗应用。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化钒复合粉体及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于无机热致变色氧化物材料制备的
，具体涉及一种氧化钒复合粉体的制备方法。

技术介绍

[0002]热致变色型二氧化钒（VO2）具有独特的金属
‑
绝缘体相变特性，是材料及凝聚态物理方向的研究热点。VO2的本征相变温度是68℃，相变时会发生结构和电子的共同转变，即低于相变温度时，VO2为半导体态或绝缘态的单斜相（monoclinic，M1相）；高于相变温度时，VO2是金属态的金红石相（rutile，R相）。相变前后，VO2的光学性质（近红外透过态）与电学性质（电阻率等）会发生明显的变化，这一特性使得VO2在光电开关、红外探测、智能窗、光存储器件等领域具有良好的应用前景。
[0003]VO2的相变特性涉及相变温度、相变滞线、相变前后光学性质与电学性质的变化等，VO2的智能窗应用需要材料满足基本的性能要求：接近室温的相变温度，较窄的滞线宽度，光学性能包括较高的可见光透过率和相变前后具有较大的近红外透过率变化值。目前，研究人员提出了众多方法实现相变温度和光学性能的调节，例如元素掺杂、应力及缺陷工程、复合技术、膜系设计等。但是，热滞宽度调节的研究还有待进一步的探索。因此，本专利技术主要通过制备一种氧化钒复合粉体来实现可调的滞线宽度。

技术实现思路

[0004]针对现有问题，本专利技术提供了一种氧化钒复合粉体的制备方法，通过调节复合粉体的组分，来实现可调的滞线宽度。主要包括以下步骤：步骤1、将五氧化二钒和草酸二水合物按质量比(1
‑
2):1加入到去离子水中，充分搅拌（搅拌5h~6h），滴加稀酸溶液，将pH值调节至1.5
‑
2.5，在60
‑
80℃水浴中继续搅拌1
‑
5h，在100
‑
200℃的温度下反应5
‑
8h，抽滤，得到蓝色澄清溶液；步骤2、取适量澄清的蓝色溶液置于烧杯中，滴加碱液，调节pH值至7
‑
10，并搅拌20
‑
60min，将得到的悬浊液离心，获得的浆料加入去离子水，依次超声、搅拌、离心，将所得浆料干燥，得到反应前驱物；步骤3、取适量前驱物放入石英舟，置于管式炉中，抽真空，通入保护气体， 300
‑
800℃恒温保温30min
‑
10h，自然冷却至室温，得到VO2‑
V6O
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复合粉体。
[0005]本专利技术中，步骤1中，五氧化二钒和草酸二水合物的质量比按照(1
‑
2):1配置，可以是1:1、1.5:1、2:1等。
[0006]步骤1中使用的酸溶液为硫酸或盐酸，浓度为0.5 mol/L
ꢀ‑
2mol/L。
[0007]步骤2中使用的碱液为氨水、氢氧化钠或氢氧化钾溶液，浓度为0.5 mol/L
ꢀ‑
2mol/L。
[0008]步骤2中所述干燥方式为真空干燥，温度为50
‑
120℃，时间为8 h
ꢀ‑
48h。
[0009]步骤2所示离心是指在8000rpm离心。
[0010]步骤2所述超声是指600W进行。
[0011]步骤1和步骤2所述搅拌是在800rpm的转速下进行。
[0012]步骤3中所述抽真空的绝对真空度≤10Pa，保护气体为氮气、氩气和氦气中的任一种，通入流量为10
‑
50sccm。
[0013]步骤3中所述固相反应时，以10
‑
20℃/min升温至300
‑
800℃。
[0014]本专利技术开发了一种制备复合粉体的方法，来实现可调的热滞宽度。通过调节固相反应的温度和时间，来调节复合粉体中VO2和V6O
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的比例，从而实现热滞宽度的调节。本专利技术所得氧化钒复合粉体保持了二氧化钒粉体的相变特性，可作为关键材料，用于制备节能涂层及涂料、有机
‑
无机纳米复合贴膜等，提升节能膜的温控响应，应用于建筑节能领域。
附图说明
[0015]图1为实施例1所制得氧化钒复合粉体的X射线衍射图；图2为实施例2所制得氧化钒复合粉体的X射线衍射图；图3为实施例3所制得氧化钒复合粉体的X射线衍射图；图4为对比例所制得二氧化钒粉体的X射线衍射图；图5为实施例1所制得氧化钒复合粉体的扫描电镜图片；图6为实施例1所制得氧化钒复合粉体的DSC曲线；图7为对比例所制得二氧化钒粉体的DSC曲线；图8为实施例1所制得氧化钒复合粉体膜的透过谱；图9为实施例1所制得氧化钒复合膜的热滞曲线；图10为对比例所制得二氧化钒复合膜的透过谱；图11为对比例所制得二氧化钒复合膜的热滞回线。
具体实施方式
[0016]为了更为详细的说明本专利技术，下面结合具体的实施例进一步详细的说明。
[0017]实施例1一种氧化钒复合粉体的制备方法，具体包括以下步骤：步骤1、将1g五氧化二钒和1g草酸二水合物加入到80mL去离子水中，以800rpm的转速搅拌6h，滴加1mol/L的稀硫酸溶液，将pH值调节至2，在60℃水浴中继续搅拌（转速为800rpm）1h，在150℃的温度下，反应6h，抽滤，得到蓝色澄清溶液；步骤2、取40mL澄清的蓝色溶液置于烧杯中，缓慢滴加1mol/L的氨水溶液，调节pH值至8，并以800rpm的转速搅拌20min，将得到的悬浊液离心（转速8000rpm, 3min），获得的浆料加入40mL去离子水，依次超声(超声功率为600W，10min)、搅拌（转速为800rpm，10min）、离心（转速8000rpm, 3min），所得浆料80℃烘干12h后得到反应前驱物；步骤3、取0.1g前驱物放入石英舟，置于管式炉中，抽真空至绝对真空度≤10Pa，并通入30sccm的氮气，以20℃/min升温至550℃，保温1h，自然冷却至室温，得到0.07gVO2‑
V6O
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复合粉体。
[0018]复合纳米粉体膜的制备：取20mg氧化钒复合粉体，与聚乙烯吡咯烷酮（K
‑
30）按照质量比1:2.5加入到1mL乙醇中，以600rpm的转速搅拌5h后，超声(超声功率为600W)24h，得
到浆料。取60μL的浆料，均匀涂覆在15mm
×
15mm石英玻璃上，以400rpm的低速旋转3s，之后以3000rpm的速度旋涂30s，在80℃烘箱中干燥20min，得到1μm厚的复合纳米粉体膜。
[0019]图1是实施例1所得复合粉体的XRD图，为VO2和V6O
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的混合相，根据图谱估算VO2的质量分数为71.4 wt.%。图5为实施例1所制得氧化钒复合粉体的扫描电镜图片，复合粉体为纳米片形貌。图6为实施例1所得氧化钒复合粉体的DSC曲线，发现加热段和冷却段的相变温度分别是67.5℃和60.4℃，粉体的热滞宽度为7.1℃。图8为实施例1所制得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化钒复合粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将五氧化二钒和草酸二水合物按质量比(1
‑
2):1加入到去离子水中，充分搅拌，滴加稀酸溶液，将pH值调节至1.5
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2.5，在60
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80℃水浴中继续搅拌1
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5h，然后在100
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200℃的温度下反应5
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8h，抽滤，得到溶液；（2）取步骤（1）得到的溶液置于烧杯中，滴加碱液，调节pH值至7
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10，并搅拌20
‑
60min，将得到的悬浊液离心，获得的浆料加入去离子水，依次超声、搅拌、离心，将所得浆料干燥，得到反应前驱物；（3）将步骤（2）所得前驱物放入石英舟，置于管式炉中，抽真空，通入保护气体， 300
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800℃恒温保温30min
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10h，自然冷却至室温，得到VO2‑
V6O
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复合粉体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的酸溶液为硫酸或盐酸，浓度为0.5 mol/L
ꢀ‑
2mol/L。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述碱液为氨水、氢氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：申楠，陈石，李华洋，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：