[发明专利]一种铯钨青铜粉体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料学中的超细粉体制备领域，涉及一种结构可调控的纯铯钨青铜(Cs_xWO₃)粉体及其制备方法。

背景技术

在近几年，钨青铜因其有趣的光电性能、光致变色和超导性能引起了人们的广泛关注。据报道，氧化钨中掺入一价阳离子Cs⁺后形成的铯钨青铜(Cs_xWO₃)具有优异的低温超导性能和室温附近低电阻率特点(Physica C，2002，371：321-329；J Supercond Nov Magn，2008，21：145-150.)。最近，研究发现，由六方结构的铯钨青铜(Cs_xWO₃)制备的玻璃表面透明薄膜具有比ITO薄膜更为优异的可见光透过和近红外光遮蔽性能(J.Am.Ceram.Soc.，2007，90(12)：4059-4061；Journal of Solid State Chemistry，2010，183(10)：2456-2460；)。Cs_xWO₃因其低电阻和低温超导性以及优异的可见光透过和近红外遮蔽等性能特点，在电子器件、近红外遮蔽、玻璃隔热方面具有潜在的应用前景，可广泛应用于制备导电薄膜、玻璃透明隔热涂料或隔热薄膜。

传统上制备铯钨青铜(Cs_xWO₃)的方法通常需要较高的反应温度和苛刻的反应条件，其中，常用的高温还原反应法为获得还原气氛通常需要在高温过程中通入(H₂+N₂)混合气。近几年，通过低温软化学合成Na_xWO₃和K_xWO₃等粒子的研究已有报道(Journal of Physics and Chemistry of Solids，2009，61：2029-2033；无机化学学报，2007，23(5)；867-870)。最近的研究报道指出，以氯化钨(WCl₆)和氢氧化铯(CsOH)为原料通过溶剂热反应可合成具有较好近红外遮蔽性能的Cs_0.33WO₃(Journal of Solid State Chemistry，2010，183(10)：2456-2460；Journal of Materials Chemistry，2010，20：8227-8229)。然而，WCl₆和CsOH原料成本高，并且具有易挥发、易水解、稳定性差、对人体和环境有害以及不易操作等缺点。因此，本发明提供了一种以易操作的钨酸钠(Na₂WO₄·2H₂O)和碳酸铯(Cs₂CO₃)为原料通过低温溶剂热反应合成铯钨青铜(Cs_xWO₃)的工艺方法，适用于铯钨青铜的大规模生产。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种铯钨青铜粉体及其制备方法，所述的铯钨青铜粉体的制备方法包括如下步骤：

①按照Cs/W摩尔比为0.01～0.35∶1配制含钨酸、碳酸铯和还原性物质的前驱体溶液，溶剂为水或者乙醇与水按体积比1∶4～4∶1组成的混合物；

②前驱体溶液置于高压釜中，在180～200℃条件下反应1～3d，所得沉淀经后处理获得铯钨青铜粉体。

优选的实施方式中，所述前驱体溶液中钨酸的浓度为0.1～1.0mol/L。

进一步优选的实施方式中，所述的还原性物质是柠檬酸。前驱体溶液中柠檬酸的浓度是0.1～1.5mol/L。

进一步优选的实施方式中，使用下述方法配制前驱体溶液的方法是：搅拌条件下，将0.1～1.0mol/L的碳酸铯水溶液加入至0.1～1.0mol/L的钨酸水溶液，然后加入柠檬酸，补足溶剂后继续搅拌1～2h。上述技术方案中，优选使用水为前驱体溶液，所制得的Cs_xWO₃粉体的粒度稍小些。

上述钨酸水溶液的配制方法是将钨酸钠溶于去离子水中配制成钨酸钠水溶液，然后将钨酸钠水溶液通过苯乙烯阳离子交换树脂交换后得到钨酸溶液，使钨酸溶液的浓度为0.1～1.0mol/L。

上述本发明的方法中配制前驱体溶液的步骤，可以是加入柠檬酸单质或浓度为1～5mol/L的柠檬酸水溶液。优选后者。