[发明专利]一种变价金属催化及掺杂的钨青铜纳米短棒粒子及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米粒子合成技术领域。具体涉及一种变价金属催化及掺杂钨青铜纳米短棒粒子及其制备方法。

背景技术

当前，节能降耗是各国经济可持续发展必须考虑的问题。在许多国家的能源消耗中，建筑能耗大约占全国能源消耗的30～40％，而通过玻璃门窗消耗的能源则占了建筑能耗的50％以上。太阳光谱中近红外光约占46％，如果减小近红外光的透射量，就能大幅提高其遮热效果。因此，研究开发玻璃透明隔热涂料具有重要的现实意义和社会意义。可以预知，透明隔热涂料、透明隔热薄膜因经济、使用方便和隔热效果好等优点而发展前景光明。

目前，用于制备透明隔热涂料的隔热粒子及其薄膜主要有：锑锡氧化物(ATO)、铟锡氧化物(ITO)、LaB₆、VO₂和碱金属钨青铜(M_xWO₃)等。专利CN 102320662A和专利CN102277023A分别公开了一种铯钨青铜粉体(Cs_xWO₃)和玻璃透明隔热涂料的制备方法。专利CN 102145980A报道了一种透明隔热材料，为具有碱金属与卤素共掺杂的氧化钨，通式为M_xWO_3-yA_y，其中M为至少一种碱金属族金属元素，W为钨，O为氧，A为卤素元素，且0＜x≤1，0＜y≤0.5；该专利还公开了其制备方法：采用高温氢气还原法获得M_xWO_3-yA_y。专利CN 103708558A提供了一种Cs_xWO_yF_z粉体及其制备方法，研究表明，将F掺入Cs_xWO₃中能够进一步提高粒子的近红外遮蔽性能。

然而，上述隔热粒子还存在着各种各样的问题，如制备过程中需要氢气还原和仍有较多的短波近红外光透过导致遮热效果还不是最佳等等。

另外，M_xWO₃系隔热粒子的近红外遮蔽机理主要源于M_xWO₃对近红外线的强吸收作用。专利CN 10292100613 B提及钨氧化物基纳米材料(WO_3-x或M_xWO₃)在制备近红外光热诊疗药物中的应用，提到WO_3-x和M_xWO₃纳米材料具有很强的近红外光吸收能力，并能有效地将其转换成热能，在癌症治疗方面展现出巨大的应用价值。光热治疗是一种治疗肿瘤的新方法，具有很大的发展潜力，并将成为一种治疗肿瘤的重要方法，其中，光热治疗纳米粒子的研究尤其具有重要意义。

目前，研究报道较多的近红外光热转换材料主要是活性炭及碳纳米管等碳材料以及金纳米粒。近几年，CuS纳米粒子、钨氧化物WO_3-x、LaB₆和碱金属钨青铜M_xWO₃等纳米材料在光热治疗领域中的潜在应用也相继有所报道。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种具有优异的光热转化性能和可见光透过/近红外遮蔽性能以及光催化特性的变价金属掺杂钨青铜A_x-M_yWO₃多功能纳米短棒粒子及其制备方法，该粒子通过151～400℃水热或溶剂热合成，所合成粒子尺寸小，粒径均匀度高。所得A_x-M_yWO₃粉体在未经过氢气热处理前其近红外遮蔽性能已明显好于现有技术，达到近90％；而经过氢气热处理后还会达到更高的近红外遮蔽性能(≥95％)和光热转化效率；该粉体还具有极佳的光催化降解能力，可广泛应用于污染物的光催化降解方面。且该制备方法具有反应条件温和、便于工业化实施和广泛推广的优点。

因此，本发明所合成的粒子，既是一种理想的透明隔热材料，同时又因其优异的光热转化性能而可作为一种优异的光热吸收粒子和治疗癌症、肿瘤用的光热治疗粒子；此外还具有极佳的光催化降解有机物的能力。其在透明隔热和光热吸收、光热转换和光热治疗以及光催化降解环境污染物方面具有广泛的应用前景。