一种钨、氧晶格点位存在替代式杂原子的钨青铜及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明属于化工领域与材料领域中的钨青铜制备及其应用，特别涉及W、O晶格点位存在替代式杂原子的钨青铜粉体，及其制备方法和应用；所要解决的技术问题是提供进一步提升钨青铜中自由电子的浓度及透明隔热性能、有效调控钨青铜材料的禁带宽度，并有效降低该材料的水热制备难度的技术方案；具体方案为钨青铜的化学通式为M1xW1-yM2yO3-z-tnMt，通式中M2为化学价+3、+4或+5的阳离子，以代替式原子的形式存在于钨青铜晶格中占据W的晶格点位；通式中nM为化学价-1的非金属元素的阴离子，以代替式原子的形式存在于钨青铜晶格中占据O的晶格点位；本发明的钨青铜粉体或钨青铜分散液制备成本低、性能优良，用途广泛。
【专利说明】一种钨、氧晶格点位存在替代式杂原子的钨青铜及其制备
方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明属于化工领域与材料领域中的钨青铜制备及其应用，特别涉及W、O晶格点位存在替代式杂原子的钨青铜粉体，及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]研究表明，温带地区每年接受的太阳光能量为1000 kWh/m2。对穿过建筑玻璃的太阳能量(即太原能摄入量)进行调制具有巨大的节能潜力(Granqvist，C.G.(2007).Solar Energy Materials and Solar Cells 91(17): 1529-1598.)。就太阳能量的波长分布来看，太阳光中紫外光、可见光和红外光分别占7%、50%和43%。透明隔热材料可以选择性地透过可见光，以保障视觉通透性和室内的自然采光，同时实现对紫外光和红外光的遮蔽。将透明隔热材料均匀涂覆于玻璃或塑料薄膜表面形成透明隔热涂层，是实现建筑或汽车玻璃节能化的一种有效手段之一。
[0003]目前常用的透明隔热材料为重掺杂的锡系或锌系氧化物，如氧化铟锡(ΙΤ0)、氧化锡锑(ΑΤ0)、氧化锌铝(ΑΖ0)、氧化锗铝(GZO)等。上述材料均具有较宽的禁带(约3.3-3.6eV)，因而可通过本征吸收来截止紫外光；而掺杂处理可以在材料中引入自由载流子，能过自由载流子与入射光的共振效应选择性截止红外线。由经典的等离子共振模型可知，载流子与电场发生共振的频率(等尚子共振频率，ωρ)可由下式给出:
【权利要求】
1.一种钨、氧晶格点位存在替代式杂原子的钨青铜，其特征在于:所述钨青铜的化学通式为M1xW1IM2yO3ItnMt ;所述通式中W为钨，O为氧； 所述通式中M1为化学价+1或+2的阳离子，为碱金属阳离子、碱土金属阳离子、H+、NH4+、Sn2+、Tl+、Bi+、Bi2+的任意组合，且其处于钨青铜晶格中WO6八面体框架间的三方、四方或六方空隙位； 所述通式中M2为化学价+3、+4或+5的阳离子，为元素周期表中第三到第七副族中除W以外的任意元素、Zn、Sn,Mo, Sb、In、T1、Ni的阳离子组合，且以代替式原子的形式存在于鹤青铜晶格中占据W的晶格点位； 所述通式中nM为化学价-1的非金属元素的阴离子，为元素周期表中第七主族中的任意元素的阴离子组合，且以代替式原子的形式存在于钨青铜晶格中占据O的晶格点位； 所述通式中参数满足0.5≥叉≥0，0.5≥7≥0，0.3≥2≥0，0.5≥七≥0且0.5≥7+七> O。
2.根据权利要求1所述的一种钨、氧晶格点位存在替代式杂原子的钨青铜，其特征在于所述钨青铜为颗粒状，其颗粒的长径比为1-100:1，且所述钨青铜尺寸在至少一个维度上不大于100 nm ;在去离子水中的zeta电位≥20 mV或<一 20 mV。
3.根据权利要求1所述的一种钨、氧晶格点位存在替代式杂原子的钨青铜，其特征在于所述钨青铜稳定分散于水、乙醇、丙醇、丁醇、丙酮、松节油、汽油、苯、甲苯、氯仿、乙酸乙酯、二甲苯、甲醇、异丙醇、吡啶、乙腈、苯酚、苯乙烯、四氯乙烯、三氯乙烯或三乙醇胺其中一种或多种混合溶液中。
4.一种水热法制备权利要求1或2所述的钨青铜的方法，其特征在于水热法包括采用酸性试剂处理分散于水中的六价钨盐得到透明前驱液，还包括向所述前驱液中添加杂原子原料和还原性试剂。
5.根据权利要求3所述的制备钨青铜的方法，其特征在于所述酸性试剂与所述六价钨盐的摩尔比为1:10~10:1，所述酸性试剂为柠檬酸、乳酸、酒石酸、琥珀酸、对硝基苯甲酸、草酸、醋酸、磷酸、苹果酸、水杨酸、盐酸、硫酸、硝酸或磷酸；所述杂原子原料为含有所述杂原子的已知无机盐，所述杂原子原料与所述六价钨盐的摩尔比为1:1~1:100;所述还原性试剂与所述六价钨盐的摩尔比为1:5~20:1，所述还原性试剂为抗坏血酸、甲酸、磷酸氢钠、氰基硼氢化钠、葡萄糖、乙二醇、PVP、油胺、SnCl2, KBH4, NaBH4, N2H4.H2O, N2H4 . HCl或 N2H4.H2SO40
6.根据权利要求4或5所述的制备钨青铜的方法，其特征在于所述水热法的水热处理温度为40~150°C，处理时间为I~48小时，所述前驱液占反应容器内腔体积的20~90%。
7.一种根据权利要求1所述的钨青铜制得的分散液，其特征在于所述钨青铜粉体在分散液中的含量为0.01~200 g/L。
8.根据权利要求7所述的分散液，其特征在于所述分散液中含有聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、醇酸树脂、有机硅树脂及其组合物，以及已知涂料用助剂。
9.权利要求1、4、7中任一项所述的钨青铜或钨青铜的分散液应用于透明隔热、透明导电、电致变色、气致变色、光致变色、光催化及抗静电领域中的。
【文档编号】C01G53/00GK103449526SQ201310419047
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月14日 优先权日:2013年9月14日
【发明者】康利涛, 王锟, 梁伟, 高峰, 李影, 邓加春, 李培养 申请人:太原理工大学