一种掺钨二氧化钒超细粉体制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种二氧化钒粉体的制备方法，尤其涉及一种掺钨二氧化钒超细粉体制备方法。
【背景技术】
[0002]二氧化钒(VO2)是一种热致相变金属化合物，在68°C附近发生从低温半导体相到高温金属相的突变。在相变过程中，材料的电阻发生2?4个数量级突变，同时伴随光学折射率、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。在低于相变温度时，VO2的红外和近红外透过率较高;但当温度高于相变温度时，VO2的红外和近红外透过率有显著的下降。基于其具有这一物理特性，可用于智能地调控红外透过率，以响应目前对建筑节能减排的要求。
[0003]但由于VO2的相变温度在68°C左右，而68°C相变温度相对于人类正常生活的舒适温度而言略高，因此调整VO2的相变温度至15?30°C成为了VO2智能温控特性在建筑节能减排方面推广应用的重要举措。
[0004]降低VO2的相变温度的方法有多种，概括起来主要通过离子掺杂来实验该目的。掺杂如W6+、Mo6+、Nb5+、F—、Cr3+等离子，其中W6+掺杂对V02的相变温度影响量较大。通过掺杂W离子的形式把VO2的相变温度降低到室温左右并保持原有的相变性能。
[0005]目前有一种通过VO2粉体与树脂或涂料共混后，涂覆在玻璃表面制成智能温控玻璃的方法，简化智能温控玻璃生产工艺。由于智能玻璃对膜的均一性要求比较高，这就要求VO2粉体粒径小，且均一。
[000?] 在制备VO2粉体过程中，需要对VO2进彳丁热处理，以除去前驱体的结晶水，但是前驱体失去结晶水，形成VO2晶粒时，由于结晶水的空位，使晶粒不善，倾向于晶格重组。晶粒的生长过程由形核、长大以及大晶粒以某种方式吞并相邻小晶粒的几个阶段组成。VO2晶粒在生长初期缺陷多，晶粒尺寸小，表面活性大。随着热处理温度的升高和热处理时间的延长，晶格发育趋于完善，粒径逐渐增大，并且在生长的过程中大晶粒熔合小晶粒，导致晶粒快速长大，这些是VO2晶粒在高温热处理后粒径比较大的原因。
[0007]因此为了得到超细VO2粉体，通常需要在高温热处理后增加VO2粉化工艺，这必然增加了生产成本，同时也容易引入杂质。
[0008]同样的问题也出现在超细掺钨V02粉体的制备上，为了实现通过对掺钨V02前驱体高温热处理一步得到超细VO2粉体，必需要对现有前驱体高温热处理工艺进行适当的调整。
【发明内容】
[0009]针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种生产时间短、成本低、便于大规模生产的掺钨二氧化钒超细粉体制备方法。
[0010]为实现上述目的，本发明可以通过以下技术方案予以实现:
[0011 ] 一种掺钨二氧化钒超细粉体制备方法，包括以下步骤:
[0012]步骤I:将三水合硫酸氧钒溶于蒸馏水中，同时加入占钒元素总摩尔量0.1?5 %的可溶性六价钨化合物，然后加入碱性溶液，缓慢调节溶液PH达到6?7，得到悬浊液，将悬浊液进行抽滤清洗得到掺钨前驱体，将掺钨前驱体进行干燥得到掺钨前驱体粉体；
[0013]步骤2:将二氧化硅气凝胶进行粉碎，通过筛网筛出二氧化硅气凝胶粉体；
[0014]步骤3:将步骤I所得掺钨前驱体粉体与步骤2所得二氧化硅气凝胶粉体按I?10:1的重量比进行混合，混合速度为100?200r/min，得到共混粉体；
[0015]步骤4:将步骤3所得共混粉体在惰性气体保护下进行热处理，随后冷却;热处理温度为600?1000°C，热处理时间为3?8h;
[0016]步骤5:使用1000?3000目筛网将步骤4冷却后的共混粉体进行筛选，除去大颗粒的二氧化硅气凝胶粉体。
[0017]进一步的，步骤I中掺钨前驱体的干燥设备为真空干燥箱，干燥温度为60?80°C，干燥时间为24?48h。
[0018]进一步的，步骤I中所述可溶性六价钨化合物为钨酸钠、钨酸铵或钨酸中的一种或多种。
[0019]进一步的，步骤I中所述碱性溶液为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠或氨水的水溶液中的一种或多种。
[0020]进一步的，步骤I中所述掺钨前驱体的目数大于1000目。
[0021]进一步的，步骤3中所述二氧化娃气凝胶是纳米孔气凝胶，密度小于0.25g/cm3。
[0022]进一步的，步骤3所得二氧化硅气凝胶粉体的目数为100?300目。
[0023]进一步的，步骤4中进行热处理的设备为马弗炉。
[0024]本发明相对于现有技术具有以下有益效果:
[0025]1、成本低、无污染，有利于绿色生产；
[0026]2、掺钨二氧化钒粉体的相变温度可以通过掺钨量来进行控制，几乎不受共混中的气凝胶影响，掺钨二氧化钒粉体的相变温度可以低至14.9°C ;
[0027]3、掺钨前驱体粉体混合二氧化硅气凝胶粉体，有利于得到细化的微纳米级掺钨二氧化钒粉体材料；
[0028]4、制备方法操作简便、效率高、制备周期短，可以进行连续性大规模生产。
[0029]本发明避免了单一掺钨前驱体粉体在高温热处理除结晶水的过程中产生熔合，晶粒增大，从而省去了热处理后VO2的粉化工艺，提高了掺钨超细VO2粉体制备效率。
[0030]掺钨二氧化钒超细粉体可分散得到亚纳米或纳米浆料，并以树脂或有机涂料混成膜剂，涂布在玻璃门窗表面制膜，得到具有对红外区域波长光透过率智能调控作用的透明隔热保温涂料。通过涂膜方式能直接对现有的玻璃窗进行改造，根据室外温度智能选择窗户红外透过率，增加室内的舒适度，在建筑节能具有广阔的应用与发展前景。
【附图说明】
[0031 ]图1是纯V02、掺钨V02、气凝胶共混热处理的掺钨VO2的DSC曲线对比图。
【具体实施方式】
[0032]下面将结合附图以及【具体实施方式】对本发明作进一步的说明:
[0033]—种掺钨二氧化钒超细粉体制备方法，包括以下步骤:
[0034]步骤I:制备掺钨前驱体
[0035]将三水合硫酸氧钒VOSO4.3H20溶于蒸馏水中，同时加入占钒元素总摩尔量0.1?5%的可溶性六价钨化合物并搅拌均匀，然后加入碱性溶液，缓慢调节溶液PH达到6?7，得到灰白色悬浊液;将悬浊液进行抽滤清洗得到无定形的掺钨前驱体;将掺钨前驱体放入真空干燥箱进行干燥，干燥温度为60?800C，干燥时间为24?48h，得到干燥、松散、不结块的掺钨前驱体粉体，所得掺钨前驱体粉体的目数大于1000目。所用的可溶性六价钨化合物为钨酸钠、钨酸铵或钨酸中的一种或多种，所用的碱性溶液为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠或氨水