专利名称：二氧化钒超细粉体的制备方法
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(V02)是一种具有相变特性的过渡金属氧化物。体单晶V02材料在68°C 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(V02)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(V02)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V02 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V02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V205和草酸作为反应物制备得到不掺杂 和掺杂V(^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V0S04前驱物制备了，尺度为lOOnm以下的二氧化钒(V02)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)MX02(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(V02)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(V02)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(V02)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(V02)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(V02)粉体。 采用本工艺制备的二氧化钒(V02)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V(^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V02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(V02)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(V02)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°C， 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 1、短时间处理可以制备出具有十几纳米尺度的二氧化钒(V02)超细粉体，长时间 处理可以获得亚微米，微米级具有相变特性的二氧化钒(V02)粉体。 2、合成工艺简单，不需要复杂的生产设备，节约能源，适合于大规模粉体的制备。
3、反应过程不需要还原气氛保护，利于安全生产。 4、可以实现对二氧化钒(V02)超细粉体的方便掺杂，相变温度可通过掺杂调整。
图1为二氧化钒(V02)超细粉体的XRD图谱。
图2为二氧化钒(V02)超细粉体的TEM图谱。 通过XRD图谱可以知道，在一定的处理条件下，所得到的粉体为纯的金红石型二 氧化钒(V02-M)结晶相，利用谢乐公式计算得到的平均粒径大小为7. lnm。 TEM结果可以知 道所得的二氧化钒粒子表现出不同形貌，其一次粒子大小约为20nm以下。
具体实施例方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例1 采用四价钒的醇盐制备不掺杂二氧化钒超细粉体 取乙酰丙酮氧钒10g，经过简单的研磨，将粉体放入直径35mrn，长度200mm的石英 舟中，并置于直径为100mm的管式炉中。通入氮气(2. 5L/min)，升温至500°C ，保温2h，即可
得到不掺杂的二氧化钒超细粉体。
实施例2 制备掺杂的二氧化钒超细粉体 取乙酰丙酮氧钒100g，钨酸2.4g，置于球磨机内进行机械混合与研磨，混合速度 100转/分钟，混合时间一小时。去混合后的粉体20g，放入直径35mrn，长度200mm的石英舟 内，铺平成薄层，并置于直径为100mm的管式炉中。通入氮气(2. 5L/min)，升温至500°C，保 温2h，即可得到掺杂的二氧化钒超细粉体。
实施例3
4
采用五价钒的醇盐制备不掺杂的二氧化钒超细粉体 取异丙醇氧钒20g加入50ml丙酮获得粘稠状物质，待稳定后加入水中溶解的草酸 (异丙醇氧钒与草酸质量比为1 : 3)。静置并搅拌直到不再有气体冒出，并在通风橱挥发 至干燥粉末。取该粉末置于直径35mm，长度200mm的石英舟内，铺平成薄层，并置于直径为 100mm的管式炉中。通入氮气(2. 5L/min)，升温至50(TC，保温2h，即可得到二氧化钒超细 粉体。
权利要求
二氧化钒超细粉体的制备方法，其特征在于包括下述步骤(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；(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。
2. 按权利要求l所述的二氧化钒超细粉体的制备方法，其特征在于步骤(1)中加入 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%。
3. 按权利要求2所述的二氧化钒超细粉体的制备方法，其特征在于所述四价钒的醇盐 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。
4. 按权利要求2所述的二氧化钒超细粉体的制备方法，其特征在于所述Mo、Ti或W的 化合物为Mo、 Ti或W的可溶性盐。
5. 按权利要求3所述的二氧化钒超细粉体的制备方法，其特征在于所述Mo、Ti或W的 可溶性盐为钨酸。
6. 按权利要求1所述的二氧化钒超细粉体的制备方法，其特征在于所述所述保护气氛 为氮气或氩气。
全文摘要
本发明涉及二氧化钒超细粉体的制备方法，属于化学材料技术领域。本发明采用钒的四价或者五价醇盐为反应物，在250-800℃条件下采用非氧化性气氛烧结，获得具有相变特性的金红石型二氧化钒(VO2)超细粉体。短时间处理可以获得一次粒子粒径十几纳米左右的粉体，延长反应时间也可获得亚微米，微米级二氧化钒(VO2)粉体，并通过加入相应的掺杂反应物实现掺杂粉体的制备则是。本发明的制备工艺简单，安全性好，适合于大规模的工业化制备与推广。
文档编号C01G31/02GK101734720SQ20091024786
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者张宗涛, 罗宏杰, 高彦峰 申请人:中国科学院上海硅酸盐研究所