一种被纳米氧化铝包覆的二氧化钒纳米颗粒及其制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种纳米材料及其制备方法，具体涉及一种被纳米氧化招包覆的二氧化隹凡纳米颗粒及其制备方法，可用于建筑与汽车节能。
【背景技术】
[0002]我国公共建筑总面积大约为45亿平方米，其中99%都属于高能效建筑，而且随着人们生活水平的提高，汽车逐渐成为人们出行的代步工具，汽车膜需求量也日益增多。在全球能源日益紧张之际，为缓解经济发展带来的能源压力，国家全面普及推广节能建材，加蒸蒸日上的房地产开发热，因此，功能玻璃膜正日益受到广泛的推广和应用，尤其是功能独特，技术领先的建筑玻璃贴膜。
[0003]二氧化钒是一种具有相变性质的金属氧化物，其相变温度为68°C，通过掺杂钨降低其相变温度，配制成涂料，再以PET薄膜为基材，制备成具有智能调节室内环境温度的玻璃贴膜，利用二氧化钒在不同温度下金属.半导体晶型的变化来调节红外线的透过量，从而调节室内环境温度，实现冬暖夏凉的效果，大大节省了能源。
[0004]制备智能玻璃基本有两种方式，即采用大规模磁控溅射制备二氧化钒镀膜玻璃的物理法制备方式，和采用化学方法合成二氧化钒纳米粉体，再通过涂料等方式制备成为节能贴膜或节能玻璃的化学制备方式。后者因为设备简单，易于大面积生产，价格相对低廉，和应用面广等显著优点，所以更容易为市场接受。
[0005]但是，化合价可为I?5之间的钒在通常环境下的稳定价态是5价，而金红石相二氧化钒中的钒为处于中间亚稳价态的4价，极易通过与周围环境特别是含水分的大气环境发生反应被进一步氧化成5价的五氧化二钒，劣化或完全失去原有的温控相变特性。实验证明，将二氧化钒放置于普通开放的环境中，少则数日，多则数月就会被完全氧化成五氧化二钒。而通过涂料方式制备成的贴膜，耐候性能也不理想，大概一年时间贴膜就会出现明显的颜色变浅现象，智能调节效果下降，说明4价钒已经氧化成5价钒。因此，提高二氧化钒粉体的稳定性是通向应用道路上的一大阻碍。
【发明内容】
[0006]本发明提出一种被纳米氧化铝包覆的二氧化钒纳米颗粒及其制备方法，解决了现有技术中的二氧化钒粉体的稳定性差的问题。
[0007]本发明的技术方案是这样实现的:一种被纳米氧化铝包覆的二氧化钒纳米颗粒，其特征在于包括金红石相纳米二氧化钒内核和包覆所述金红石相纳米二氧化钒内核的氧化铝外壳。
[0008]优选的，所述金红石相纳米二氧化银内核的粒径小于lOOnm。
[0009]优选的，所述氧化铝外壳的厚度为I?12nm，所述氧化铝外壳占所述被纳米氧化铝包覆的二氧化银纳米颗粒的质量百分比为5 %?30 % ο可提高二氧化银的稳定性，不影响二氧化钒颗粒的整体可见光透过性，是一种稳定的、且能保持优异的光学性能、热致变色的二氧化银颗粒。
[0010]一种被纳米氧化铝包覆的二氧化钒纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤:
步骤一、取一定量水溶性铝源溶于纯水中配制成溶液；
步骤二、取一定量纯水与纳米二氧化钒粉体，并加入适量分散剂，搅拌超声分散30分钟，制得纳米二氧化钒分散液；
步骤三、将一定量碱液加热至80?90°C ；
步骤四、缓慢向步骤三的碱液中滴加等当量步骤一的溶液，边滴加边剧烈搅拌;放置I?3小时后，加入酸性溶液作为胶溶剂，待形成勃姆石溶胶后加入步骤二的二氧化钒分散液，继续中速搅拌15?60分钟，所述酸性溶液中H离子的物质的量与水溶性铝源中Al离子的物质的量之比为0.15?0.25;
步骤五、将步骤四所得溶液加入到高温高压反应釜中，抽真空，充入氮气排除釜内空气，调节反应温度为80?250°C，持续高温反应2?12小时；
步骤六、放出步骤五得到的溶液，冷却至室温，向溶液中加入PVA溶液，继续搅拌1?40分钟，抽滤得产物，用无水乙醇洗涤I?3次后得产物离心分离，产物在60 °C下干燥12?24小时，得被氧化铝包覆的纳米二氧化钒颗粒。
[0011]—种被纳米氧化铝包覆的二氧化钒纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤:
步骤一、取一定量水溶性铝源溶于纯水中配制成溶液；
步骤二、取一定量纯水与纳米二氧化钒粉体，并加入适量分散剂，搅拌超声分散30分钟，制得纳米二氧化钒分散液；
步骤三、将一定量碱液加热至80?90°C ；
步骤四、缓慢向步骤三的碱液中滴加等当量步骤一的溶液，边滴加边剧烈搅拌;放置I?3小时后，加入酸性溶液作为胶溶剂，待形成勃姆石溶胶后加入步骤二的二氧化钒分散液，继续中速搅拌15?60分钟，所述酸性溶液中H离子的物质的量与水溶性铝源中Al离子的物质的量之比为0.15?0.25;
步骤五、将步骤四所得溶液在40?80°C恒温真空或在惰性气体保护下搅拌4小时；步骤六、向步骤五所得溶液中加入PVA溶液，搅拌1分钟，溶液在60 0C下干燥成干凝胶，在600 0C?800 0C的真空煅烧炉中煅烧I?8小时，得被氧化铝包覆的纳米二氧化钒颗粒。
[0012]优选的，所述水溶性铝源包含硝酸铝、氯化铝、偏铝酸钠、硫酸铝铵一种或多种。
[0013]优选的，所述碱液包含氢氧化钠、氨水、氢氧化钾中的一种或多种。
[0014]优选的，所述PVA溶液中PVA的质量百分比浓度为10wt%。
[0015]优选的，所述酸性溶液为盐酸或者硝酸。
[0016]本发明的有益效果为:本发明的被纳米氧化铝包覆的二氧化钒纳米颗粒可提高二氧化钒的稳定性，不影响二氧化钒颗粒的整体可见光透过性，是一种稳定的、且能保持优异的光学性能、热致变色的二氧化钒颗粒。本发明的被纳米氧化铝包覆的二氧化钒纳米颗粒的制备方法工艺简单、操作简便、绿色环保。本发明被纳米氧化铝包覆的二氧化钒纳米颗粒的制备方法加入PVA溶液，能有效阻止胶体粒子团聚。本发明被纳米氧化铝包覆的二氧化钒纳米颗粒的制备方法包覆效果好，包覆均匀。
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本发明一种被纳米氧化铝包覆的二氧化钒纳米颗粒实施例一的粒径测试结果示意图；
图2为本发明一种被纳米氧化铝包覆的二氧化钒纳米颗粒实施例二的粒径测试结果示意图；
图3为本发明一种被纳米氧化铝包覆的二氧化钒纳米颗粒实施例三的粒径测试结果示意图；
图4为本发明一种被纳米氧化铝包覆的二氧化钒纳米颗粒实施例四的粒径测试结果示意图；
图5为本发明未被纳米氧化铝包覆的二氧化钒粉体的粒径测试结果示意图；
图6为被氧化铝包覆的二氧化钒纳米粉体的DSC测试数据表。
【具体实施方式】
[0019]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0020]实施例1
步骤一、取18.75g硝酸铝溶于20g纯水中配制成溶液；
步骤二、取50g纯水与1.5g纳米二氧化钒粉体，并加入粉体含量的30%分散剂，搅拌超声分散30分钟，制得纳米二氧化|凡分散液；
步骤三、将63g有效含量为25%?28%的氨水加热至85 °C;
步骤四、缓慢向步骤三的氨水中滴加38.75g步骤一的溶液，边滴加边剧烈搅拌；I小时后加入1.35g盐酸作为胶溶剂，待形成勃姆石溶胶后加入50g步骤二的二氧化钒分散液，继续中速搅拌15分钟；
步骤五、将所得溶液加入到高温高压反应釜中，抽真空，充入氮气排除釜内空气，调节反应温度为240°C，持续高温反应12小时；
步骤六、放出步骤五所述溶液，冷却至室温，向溶液中加入4.26g质量百分比浓度为1wt%PVA溶液，继续搅拌10分钟，抽滤得产物，用无水乙醇洗涤三次后得产物离心分离，产物在60°C下干燥12小时，得被氧化铝包覆的纳米二氧化钒颗粒(其粒径的测试结果如图一所示)。
[0021]实施例2
步骤一、取12.1g氯化铝溶于20g纯水中配制成溶液