专利名称：相变温度可控钨掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及纳米二氧化钒粉体的制备工艺，具体说，是涉及相变温度可控 钨掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺。
背景技术：
作为功能材料，自从1959年美国贝尔实验室的Morin F. J.发现二氧化钒 (V02)的热致相变以来，V02就成为相变金属化合物中目前研究趋热的一种。原 因是V02的相变温度为68。C,最接近室温，即V02的高温金属相(M)与低温半导 体相(S)会在68r时发生突变。伴随着结构的变化，V02的某些物理性能也会 发生突变，如电阻(率)发生4_5个数量级的突跃，同时还有磁化率、光学折射 率、透射率和反射率的突变，尤其在红外和近红外波段光学透过率变化最为明 显。最为值得关注的是这些在相变温度前后突变的性质是可逆的。二氧化钒不仅性质突变十分明显、相变温度最接近室温，更重要的是通过 掺杂可以把相变温度降低到室温甚至室温以下。但是，掺杂离子对二氧化钒中 离子的取代，同时会造成二氧化钒晶格结构的变化。这种变化的直接后果是导 致掺杂后的产品在相变前后光学、电学特性变化幅度减小。虽然在中国专利文献CN1 27921 1 、 CN1 347856 、 CN145 16 33、 CN169321 1 、 CN1 69321 2中均公开了掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺，尤其是钨掺杂纳 米二氧化钒粉体的制备工艺，但它们都有共同的缺点掺杂的钨源活性低，不 能有效掺杂到V02晶格中，因此很难实现相变温度可控。发明内容本发明针对上述现有技术的不足，提供 一 种相变温度可控钨掺杂纳 米二氧化钒粉体的制备工艺。本发明提供的相变温度可控鎢掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺，包括 以下具体步骤1) 用去离子水配制O. 5 lmol/L的VA溶液；2) 滴加草酸调节pI^7-9;3) 在70 9(TC下搅拌0. 5~1. 5小时；4) 分三次滴加浓盐酸，使反应体系的pH始终保持在7-9;5) 10(TC搅拌15min;6) 滴加6 8ml有机胺一甲酸(摩尔比为l : 2)溶液使得反应液呈深蓝色， 即得VOClr溶液；7) 用去离子水稀释到2.0mol/L,然后用V205调节pH-l;8 )用去离子水配制l. 5 ~ 2mol/L的NH,HC03溶液，然后加入与NH,HC03等摩尔数的白钨酸，通入二氧化碳驱氧；9 )在搅拌下滴入20 ~ 40ml上述VOCh溶液，滴完后静置O. 5 ~ 1. 0h;10) 有大量晶体析出，抽滤洗涤，得前驱体；11) 加入60 80ml无水乙醇于前驱体中，用超声波粉碎约l. Oh;12) 通入纯度为99.99 %的氮气，加热至45(TC ~ 800°C，并保温2 3小时， 即得样品。所述有机胺为一元有机胺或二元有机胺，优选甲基胺、乙基胺、二甲基 胺或二乙基胺。由于本发明采用严格控制前驱体制备溶液的pH在7~9范围、选用有机胺 -甲酸联合还原剂还原、整个制备过程惰性气体保护等系列手段，使得本发明 的制备工艺得到的产物为高纯度单相的V(U内米粉体。由于白钨酸的化学活性 远高于其它钨的化合物，使得W6+在V02晶格中的掺杂量大大增加，达到了有效 掺杂的目的，进而实现了相变温度可控。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细、完整的说明 实施例1本实施例的相变温度可控钨掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺，包括以 下具体步骤 1 )用去离子水配制O. 5mol/L的VA溶液；2) 滴加草酸调节pH-7 9;3) 在70 9(TC下搅拌0. 5~1. 5小时；4) 分三次滴加浓盐酸，使反应体系的PH始终保持在7 9;5) 10(TC搅拌15min;6) 滴加6ml有机胺一甲酸(摩尔比为l : 2)溶液，使得反应液呈深蓝色，即 得VOCh溶液；7) 用去离子水稀释到2.0mol/L,然后用VA调节pH-l;8) 用去离子水配制2mol/L的冊4HC03溶液，然后加入与NH,HC03等摩尔数的白鎢酸，通入二氧化碳驱氧；9 )在搅拌下滴入30ml上述VOCl2溶液，滴完后静置O. 5 ~ 1. Oh;10) 有大量晶体析出，抽滤洗涤，得前驱体；11) 加入60ml无水乙醇于前驱体中，用超声波粉碎约1.0h;12) 通入纯度为99.99 %的氮气，加热至45(TC，并保温2 3小时，即得样品。所得钨掺杂纳米二氧化钒粉体的粒径《50nm，相变温度为48°C。 实施例2本实施例的相变温度可控钨掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺，包括以下具体步骤-.1) 用去离子水配制lmol/L的VA溶液；2) 滴加草酸调节pt^7 9;3) 在70 9(TC下搅拌0. 5~1.5小时；4) 分三次滴加浓盐酸，使反应体系的pH始终保持在7-9; 5 ) 10(TC撹拌15min;6) 滴加8ml有机胺一甲酸(摩尔比为l : 2)溶液，使得反应液呈深蓝色，即 得VOCh溶液；7) 用去离子水稀释到2.0mol/L,然后用卩205调节？^1;8) 用去离子水配制l. 5mol/L的NH4HC03溶液，然后加入与NH,HC03等摩尔数 的白钨酸，通入二氧化碳驱氧；
9) 在搅拌下滴入50ml上述VOCh溶液，滴完后静置0.5-1.0h;10) 有大量晶体析出，抽滤洗涤，得前驱体；11) 加入80ml无水乙醇于前驱体中，用超声波粉碎约l. Oh;12) 通入纯度为99. 99 %的氮气，加热至80(TC,并保温2-3小时，即得样品。所得钨掺杂纳米二氧化钒粉体的粒径《50nm，相变温度为26°C。 实施例3本实施例的相变温度可控钨掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺，包括以 下具体步骤1) 用去离子水配制O. 75mol/L的VA溶液;2) 滴加草酸调节pH-7 9;3) 在70 9(TC下搅拌0. 5~1.5小时；4) 分三次滴加浓盐酸，使反应体系的pH始终保持在7-9;5) 100。C搅拌15min;6) 滴加7ml有机胺一甲酸(摩尔比为l : 2)溶液，使得反应液呈深蓝色，即 得VOCU容液；7) 用去离子水稀释到2.0mol/L,然后用VA调节p^l;8) 用去离子水配制l. 75mol/L的冊4HC(V溶液，然后加入与NHJ1C03等摩尔数的白钨酸，通入二氧化碳驱氧；9) 在搅拌下滴入40ml上述VOCl2溶液，滴完后静置O. 5~1. Oh;10) 有大量晶体析出，抽滤洗涤，得前驱体；11) 加入70ml无水乙醇于前驱体中，用超声波粉碎约l. Oh;12) 通入纯度为99. 99 %的氮气，加热至65(TC,并保温2 3小时，即得样品。所得钨掺杂纳米二氧化钒粉体的粒径《50nm，相变温度为35°C。
权利要求
1.一种相变温度可控钨掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺，其特征在于，所述工艺包括以下具体步骤1)用去离子水配制0.5～1mol/L的V2O5溶液；2)滴加草酸调节pH＝7～9；3)在70～90℃下搅拌0.5～1.5小时；4)分三次滴加浓盐酸，使反应体系的pH始终保持在7～9；5)100℃搅拌15min；6)滴加6～8ml有机胺一甲酸(摩尔比为1∶2)溶液，使得反应液呈深蓝色，即得VOCl2溶液；7)用去离子水稀释浓度为2mol/L，然后用V2O5调节pH＝1；8)用去离子水配制1.5～2mol/L的NH4HCO3溶液，然后加入与NH4HCO3等摩尔数的白钨酸，通入二氧化碳驱氧；9)在搅拌下滴入20～40ml上述VOCl2溶液，滴完后静置0.5～1.0h；10)有大量晶体析出，抽滤洗涤，得前驱体；11)加入60～80ml无水乙醇于前驱体中，用超声波粉碎约1.0h；12)通入纯度为99.99％的氮气，加热至450℃～800℃，并保温2～3小时，即得样品。
2. 根据权利要求1所述的相变温度可控钨掺杂纳米二氧化钒粉体的制备 工艺，其特征在于，所述有机胺为一元有机胺或二元有机胺。
3. 根据权利要求2所述的相变温度可控钨掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺，其特征在于，所述有机胺为甲基胺、乙基胺、二甲基胺或二乙基胺。
全文摘要
本发明公开了一种相变温度可控钨掺杂纳米二氧化钒粉体的制备工艺，采用严格控制前驱体制备溶液的pH在7～9范围、选用有机胺-甲酸联合还原剂还原、整个制备过程惰性气体保护等系列手段，使得本发明的制备工艺得到的产物为高纯度单相的VO<sub>2</sub>纳米粉体。由于白钨酸的化学活性远高于其它钨的化合物，使得W<sup>6+</sup>在VO<sub>2</sub>晶格中的掺杂量大大增加，达到了有效掺杂的目的，进而实现了相变温度可控。
文档编号C01G31/00GK101164900SQ20071004685
公开日2008年4月23日 申请日期2007年10月9日 优先权日2007年10月9日
发明者彭子飞, 炜 江, 媛 王 申请人:上海师范大学