[发明专利]一种蓝色五氧化二铌及其制备方法、应用

说明书

本发明公开了一种蓝色五氧化二铌的制备方法，包括如下步骤：取无定型铌氧化物前驱体，升温至500‑600℃，煅烧2‑4h得到白色五氧化二铌；将白色五氧化二铌加入盐酸水溶液中超声分散，再加入金属粉末，搅拌5min以上，离心，取沉淀洗涤，干燥得到蓝色五氧化二铌。本发明还公开了一种蓝色五氧化二铌，按照上述方法制备得到。本发明还公开了上述蓝色五氧化二铌在制备光热转换材料中的应用。本发明工艺简单，无危险试剂，原材料低廉，生产周期短，可工业化大批量快速生产；本发明对可见光和近红外光有强烈的吸收作用；在水中具有良好的分散性和稳定性，并具有生物兼容性，在光热治疗等生物医学领域中有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及五氧化二铌技术领域，尤其涉及一种蓝色五氧化二铌及其制备方法、应用。

背景技术

五氧化二铌(Nb₂O₅)作为新兴生物陶瓷材料，具有生物兼容性好，较高的强度、耐磨性及化学稳定性，长期以来一直吸引科研人员和医学界的浓厚兴趣。因Nb₂O₅具有优异的光催化活性，在紫外光照射下产生大量的活性氧，从而诱导癌细胞死亡，可作为光热转换剂对肿瘤进行光热治疗。但是由于带隙很宽(大于3.4eV)，只能吸收太阳光谱中4％的紫外光(波长小于400nm)生成活性氧，因此无法利用可见光和近红外光的能量，导致其医学应用受到了极大的限制。

为提升Nb₂O₅在可见光和近红外光区内的吸光度，科研工作者展开了很多研究，通过掺杂等方式来调控Nb₂O₅的能带结构，从而缩小Nb₂O₅的禁带宽度，增强其在可见光和近红外光区域的吸收。例如《稀有金属》杂志2016年第1期43-47页报道了一种N，S共掺杂的Nb₂O₅光催化剂，表征结果显示掺杂使其带隙变窄且带边吸收发生红移，有效的拓宽了催化剂在可见光下的催化活性。中国发明专利CN201510900783.3报道了一种C，N共掺杂的Nb₂O₅光催化剂，掺杂拓宽了催化剂在太阳光谱中的响应范围，提升了光生电子和空穴的分离效率，从而获得了高效的可见光催化活性。因此，增强Nb₂O₅陶瓷材料在可见光和红外光区内的吸光度，提高对太阳能的利用率以及实现其在生物医学领域的应用依然是一个严峻的挑战。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种蓝色五氧化二铌及其制备方法、应用，本发明工艺先进，方法简单，无危险试剂，原材料低廉，生产周期短，可工业化大批量快速生产；本发明为蓝色，提高了五氧化二铌陶瓷材料对可见光和红外光的光学响应，对可见光和近红外光有强烈的吸收作用；在水中具有良好的分散性和稳定性，并具有生物兼容性，在光热治疗等生物医学领域中有广阔的应用前景。

本发明提出的一种蓝色五氧化二铌的制备方法，包括如下步骤：取无定型铌氧化物前驱体，升温至500-600℃，煅烧2-4h得到白色五氧化二铌；将白色五氧化二铌加入盐酸水溶液中超声分散，再加入金属粉末，搅拌5min以上，离心，取沉淀洗涤，干燥得到蓝色五氧化二铌。

优选地，以5-10℃/min的速度升温至500-600℃。

优选地，金属粉末为锌粉、镁粉、铁粉、钴粉、镍粉或铜粉。

优选地，金属粉末为锌粉。

优选地，盐酸水溶液的浓度≥4M。

优选地，白色五氧化二铌和金属粉末的重量比为1-3：1-3。

优选地，无定型铌氧化物前驱体的制备方法为：将NbCl₅溶于溶剂中，于60℃以上的温度中静置至溶剂完全蒸发，得到无定型铌氧化物前驱体。

优选地，溶剂为乙醇、甲醇中的至少一种。