一种钼钨共掺杂二氧化钒粉体及其制备方法
【专利摘要】本发明公开一种钼钨共掺杂二氧化钒粉体及其制备方法，本发明是采用微波水热合成VO2纳米粉体，该方法具有加热效率高、时间短、能耗低、加热均匀、易控制、物料不易烧结等特点。而且采用本发明的方法得到的Mo6+、W6+共掺杂的VO2纳米粉体，其相变温度明显降低，粉体具有粒径小、粒度分布均匀、分散性好、比表面积大等优点，能使VO2纳米粉体更好的应用于新型相变智能温控材料和节能材料等领域上。为降低VO2相变温度，本发明制备方法还可以将单离子掺杂，改为Mo6+、W6+二元离子共掺杂的VO2纳米粉体。
【专利说明】一种钼钨共掺杂二氧化钒粉体及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及相变材料制备【技术领域】，尤其涉及一种钥钨共掺杂二氧化钒粉体及其制备方法。
【背景技术】
[0002]纯的VO2 (二氧化钒)在341K时可发生低温单斜型半导体M相-高温金红石型金属R相的可逆相变，同时伴随着光学、电学、磁学等性能的突变。若能使VO2的相变温度降低至室温，从而使得VO2在室温下即可发生相变，从而改变可见-红外光的透过率以达到智能控温的目的。为降低其相变温度，国内外的科学家们的系列研究表明:采用离子掺杂的方法，可有效的降低VO2的相变温度，且掺杂离子的半径越大，核外电子数越多，改变VO2相变温度效果就越明显。所以一般选择高价态的离子如W6+、Mo6+、Ta5+、Nb5+、F-等进行掺杂。当前选择W6+掺杂改变VO2相变温度是最为有效的，但制备方法复杂，耗时长，且所得物料分散性不好。
[0003]因此，现有技术还有待于改进和发展。
【发明内容】
[0004]鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种钥钨共掺杂二氧化钒粉体及其制备方法，旨在解决现有掺杂二氧化钒粉体制备方法复杂、效率低等问题。
[0005]本发明的技术方案如下:
一种钥钨共掺杂二氧化钒粉体的制备方法，其中，所述钥钨共掺杂二氧化钒粉体的制备方法包括以下步骤:
步骤一:按比例称取V2O5、钥酸铵、钨酸铵和还原剂；将V2O5溶于H2O2中，边搅拌边通入氮气；再加入还原剂，搅拌；再加入钥酸铵、钨酸铵，搅拌至完全溶解；
步骤二:将步骤一得到的溶液在功率为5(Tl50W下微波5~15min ；
步骤三:将步骤二得到的溶液转入水热反应釜中，18(T200°C下水热反应5~9days，得到沉淀；分别用去离子水、无水乙醇、去离子水依次洗涤所述沉淀，过滤，干燥；
步骤四:将经过干燥的所述沉淀置于保护气体氛围中，在600°C ~80(TC下保温2tT4h，冷却至室温，即制得所述钥钨共掺杂二氧化钒粉体。
[0006]所述的钥钨共掺杂二氧化钒粉体的制备方法，其中，所述V2O5、钥酸铵、钨酸铵三者之间，按共溶化合物V1^MoxWyO2的摩尔比计算，V2O5占总摩尔量的80%~90%，钥酸铵、钨酸铵的掺杂比之和占总摩尔量的10-20% ;钥酸铵、钨酸铵分别占总摩尔量的10-20%。
[0007]所述的钥钨共掺杂二氧化钒粉体的制备方法其中，所述还原剂为H2C2O4.2Η20或NaHSO30
[0008]所述的钥钨共掺杂二氧化钒粉体的制备方法，其中，所述V2O5与还原剂H2C2O4.2Η20的摩尔比为3:1，与NaHSO3的摩尔比为1:1。
[0009]所述的钥钨共掺杂二氧化钒粉体的制备方法，其中，所述H2O2的浓度为f 5%。[0010]所述的钥钨共掺杂二氧化钒粉体的制备方法，其中，所述保护气体为氩气。
[0011 ] 所述的钥钨共掺杂二氧化钒粉体的制备方法，其中，步骤四中，所述沉淀是装在氧化铝瓷舟中，放入管式炉，通入保护气体，在600°c Kxrc下保温2h-4h。
[0012]一种钥钨共掺杂二氧化钒粉体，其中，所述钥钨共掺杂二氧化钒粉体是采用如上所述的钥钨共掺杂二氧化钒粉体的制备方法制备得到的。
[0013]有益效果:本发明采用微波水热合成VO2纳米粉体，该方法具有加热效率高、时间短、能耗低、加热均匀、易控制、物料不易烧结等特点。本发明所提供的微波水热合成VO2I能用于单离子掺杂VO2纳米粉体的制备，也能用于二元离子掺杂VO2纳米粉体的制备，本发明中，还将单离子掺杂，改为Mo6+、W6+ 二元离子共掺杂的VO2纳米粉体，而且采用本发明的方法得到的Mo6+、W6+共掺杂的VO2纳米粉体，其相变温度明显降低，粉体具有粒径小、粒度分布均匀、分散性好，比表面积大等优点，能使VO2纳米粉体更好的应用于新型相变智能温控材料和节能材料等领域上。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1 为 3%Mo &4%W共惨杂的 VO2 粉体的 DSC (differential scanning calorimety)图。
[0015]图2为5%Mo &6%ff共掺杂的VO2粉体的DSC图。
[0016]图3为6%Mo &5%ff共掺杂的VO2粉体的DSC图。
[0017]图4为7%Mo &8%ff共掺杂的VO2粉体的DSC图。
[0018]图5为8%Mo &7%ff共掺杂的VO2粉体的DSC图。
[0019]图6为9%Mo &10%ff共掺杂的VO2粉体的DSC图。
[0020]图7为10%Mo &0%ff共掺杂的VO2粉体的DSC图。
[0021]图8为0%Mo &10%ff共掺杂的VO2粉体的DSC图。
[0022]图9 (a) (b)为各不同比例Mo-W共掺杂的VO2粉体的XRD图。
【具体实施方式】
[0023]本发明提供一种钥钨共掺杂二氧化钒粉体及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0024]本发明中是采用微波水热法合成VO2纳米粉体，该方法具有加热效率高、时间短、能耗低、加热均匀、以控制、物料不易烧结等特点，且粉体具有粒径少、粒度分布均匀、分散性好，比表面积大等有点。为降低VO2相变温度，本发明还将单离子掺杂，改为Mo6+、W6+ 二元离子共掺杂的VO2纳米粉体。本发明所提供的一种钥钨共掺杂二氧化钒粉体及其制备方法，该方法是制备VO2纳米粉体(即VO2粉体)，并在制备的过程中掺杂Mo6+、W6+离子，使得所合成的VO2粉体的相变温度降低。
[0025]具体地，所述钥钨共掺杂二氧化钒粉体的制备方法，包括以下步骤:
步骤一:按比例称取V2O5、钥酸铵、钨酸铵和H2C2O4.2Η20 ;将称取好的V2O5溶于5(T70ml浓度为广5%的H2O2中，边搅拌边通入氮气；再加入已称量好的H2C2O4.2H20，搅拌5~15min，得到红棕色溶液；再加入已经称量好的钥酸铵、钨酸铵，搅拌至完全溶解。[0026]步骤二:将步骤一得到的均匀溶液在功率为50~150W时微波5~15min ;得到蓝黑色溶液；
步骤三:将步骤二得到的溶液转入水热反应釜中，18(T200°C下水热反应5~9days，得到蓝黑色沉淀。分别用去离子水、无水乙醇、去离子水依次洗涤，过滤，8(T12(TC干燥，得到蓝黑色粉末。
[0027]步骤四:将步骤三得到的蓝黑色粉末装在清洁的氧化铝瓷舟中，放入管式炉中，通入保护气体，在600°C ~800°C下保温2tT4h，然后随炉自然冷却至室温，即制得Mo6+、W6+共掺杂的VO2纳米粉体。
[0028]其中，所述V2O5为钒源，所述钥酸铵、钨酸铵为掺杂剂。所述V2O5、钥酸铵、钨酸铵三者之间，按共溶化合物VnyMoxWyO2的摩尔比计算，V2O5占总摩尔量的80-90%，Mo6+、W6+的掺杂比之和占总摩尔量的10-20% ;其中，钥酸铵、钨酸铵分别占总摩尔量的10-20%。
[0029]所述H2C2O4.2Η20为还原剂，所述还原剂还可以为NaHSO3等，该类还原剂与V2O5发生氧化还原反应时较为温和，能较好的掌控反应的过程，如时间和温度等。所述氧化剂V2O5与还原剂H2C2O4.2Η20的摩尔比根据方程
【权利要求】
1.一种钥钨共掺杂二氧化钒粉体的制备方法，其特征在于，所述钥钨共掺杂二氧化钒粉体的制备方法包括以下步骤: 步骤一:按比例称取V2O5、钥酸铵、钨酸铵和还原剂；将V2O5溶于H2O2中，边搅拌边通入氮气；再加入还原剂，搅拌；再加入钥酸铵、钨酸铵，搅拌至完全溶解； 步骤二:将步骤一得到的溶液在功率为5(Tl50W下微波5~15min ； 步骤三:将步骤二得到的溶液转入水热反应釜中，18(T200°C°C下水热反应5、天，得到沉淀；分别用去离子水、无水乙醇、去离子水依次洗涤所述沉淀，过滤，干燥； 步骤四:将经过干燥的所述沉淀置于保护气体氛围中，在600°C ~80(TC下保温2tT4h，冷却至室温，即制得所述钥钨共掺杂二氧化钒粉体。
2.根据权利要求1所述的钥钨共掺杂二氧化钒粉体的制备方法，其特征在于，所述V2O5、钥酸铵、钨酸铵三者之间，按共溶化合物VnyMoxWyO2的摩尔比计算，V2O5占总摩尔量的80-90%，钥酸铵、钨酸铵的掺杂比之和占总摩尔量的10-20%;钥酸铵、钨酸铵分别占总摩尔量的10~20%。
3.根据权利要求1所 述的钥钨共掺杂二氧化钒粉体的制备方法，其特征在于，所述的还原剂为 H2C2O4.2Η20 或 NaHSO30
4.根据权利要求1所述的钥钨共掺杂二氧化钒粉体的制备方法，其特征在于，所述V2O5与H2C2O4.2Η20的摩尔比为3:1，与NaHSO3的摩尔比为1:1。
5.根据权利要求1所述的钥钨共掺杂二氧化钒粉体的制备方法，其特征在于，所述H2O2的浓度为I~5%。
6.根据权利要求1所述的钥钨共掺杂二氧化钒粉体的制备方法，其特征在于，所述保护气体为IS气。
7.根据权利要求1所述的钥钨共掺杂二氧化钒粉体的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述沉淀是装在氧化铝瓷舟中，放入管式炉，通入保护气体，在600°c ~80(TC下保温2h~4h。
8.—种钥钨共掺杂二氧化钒粉体，其特征在于，所述钥钨共掺杂二氧化钒粉体是采用如权利要求广7任一所述的钥钨共掺杂二氧化钒粉体的制备方法制备得到的。
【文档编号】C01G31/02GK103525369SQ201310457121
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】吕维忠, 陈燕梅, 邱琦, 罗仲宽 申请人:深圳大学