[发明专利]二氧化钒超细粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及了二氧化钒超细粉体的制备方法的制备方法，更确切 的说是一种通过热处理获取具有相变特性的二氧化钒(VO₂)超细粉体 的制备方法，属于纳米粉体领域。

背景技术

二氧化钒(VO₂)是一种具有相变特性的过渡金属氧化物。体单晶 VO₂材料在68℃附近发生相转变，从低温下的单斜半导体态转变为 高温下的四方金属态，与之对应的包括光学、电学，以及磁学等物理 性能发生突变。并且其相转变温度可以通过掺杂等方法调整至所需要 的值域。基于二氧化钒(VO₂)的这种独特的相变性能，其在节能涂层 材料，光存储材料，非制冷焦平面材料，激光防护材料等方面有广泛 的应用。

二氧化钒(VO₂)粉体的制备技术是该材料推广和应用的一个关键 环节，随着VO2材料尤其在节能方面应用前景，关于材料的新合成 制备技术也正引起越来越多的关注。目前利用钒的前驱物质合成VO₂粉体材料的大多是无机的钒原料通过长时间热处理得到。如专利申请 号ZL200510020970.0采用五价的钒原料V₂O₅和草酸作为反应物制 备得到不掺杂和掺杂VO₂纳米粉体，得到粉体粒度为几十纳米的，主 要用于太阳热智能调控的高分子分散的聚合物薄膜。四价的无机前驱 体也有相关报道，如专利申请号200610024387.X采用四价的无机 钒盐VOSO₄前驱物制备了，尺度为100nm以下的二氧化钒(VO₂)纳 米粉体，通过在溶液里混合掺杂，并经过过滤、洗涤、干燥、结晶等 工序，得到相变温度可调的V_(1-x)M_xO₂(0＜x＜0.06)粉体，可以用于 智能窗涂料和测电阻等领域。总体上来说，二氧化钒(VO₂)粉体制备 以无机盐前驱物体系为主，而采用钒的醇盐制备相变特性的二氧化钒 (VO₂)粉体材料没有相关报道。并且目前采用无机盐体系制备二氧化 钒(VO₂)粉体一般需要比较复杂的前驱物反应制备过程，工序较多， 这对于工业化生产来说将会产生很大的附加成本。基于此，本发明采 用了钒的金属醇盐作为反应物，制备过程中不需要还原性气氛，通过 一定时间的原料热处理，即可得到具有相变特性的二氧化钒(VO₂)超 细粉体。该工艺安全简单，是一种针对钒的金属醇盐的较普适的方法， 适合于大规模制备具有相变特性的二氧化钒(VO₂)粉体。采用本工艺 制备的二氧化钒(VO₂)粉体可以应用于智能窗，智能油漆涂层等方面。

发明内容

为了解决VO₂纳米粉体制备过程的工艺复杂，控制不宜实现，以 及减少前驱物的毒性问题，我们采用了钒的醇盐为主的反应前驱物， 采用简单的热处理工艺制备除了具有相变特性且温度可调的VO₂超细 粉体，短时间处理所得粉体尺度较小，一次粒子尺度约为十几纳米。 长时间处理也可以获得亚微米，微米级二氧化钒(VO₂)粉体。并且通过 掺杂工艺，相变温度可以根据需要进行调整。

制备本发明所提供的一种二氧化钒(VO₂)超细粉体的制备，其具体 工艺步骤如下：

(1)选用四价钒的醇盐为反应物，或者五价钒的醇盐混入相应溶 剂，并加入草酸获得粘稠状物质；

上述步骤中优选加入Mo、Ti或W的化合物，加入量四价钒的醇 盐或五价钒的醇盐的1～10wt％，所述Mo、Ti或W的化合物进一步 优选Mo、Ti或W的可溶性盐，更进一步优选钨酸。

(2)将步骤(1)所得产物在真空或保护气氛中进行烧结，温度 范围为250-800℃，保温1～10小时。

所述四价钒的醇盐优选乙酰丙酮氧钒和/或二氯二茂钒；所述五 价钒的醇盐优选异丙醇氧钒等。

所述保护气氛优选氮气或氩气。

本发明制得的二氧化钒(VO₂)超细粉体可以是纳米级，亚微 米级或微米级，可以用于智能温控涂层等相关领域。

本发明具有以下优点：