术领域和应用范围。根据本发明示例的方法制得的钒氧化物的尺寸和形貌可以参见图1?图4。图1示出根据本发明示例的方法制得的不同尺寸的钒氧化物SEM图，图2示出根据本发明示例的方法制得的不同表面形貌的钒氧化物SEM图，由图1和图2可知，本发明可以制得各种尺寸的形貌均一、粒径均匀的钒氧化物。图3示出根据本发明示例的方法制得的钒氧化物的实心(A)、蛋黄-蛋壳(B)和空心(C)结构SEM图，图4示出根据本发明示例的方法制得的钒氧化物的实心(A)、蛋黄-蛋壳(B)和空心(C)结构TEM图，由图3和图4可知，本发明可以制得形貌均一、粒径均匀的实心、蛋黄-蛋壳和空心结构的钒氧化物。
[0026]而且，本发明利用奥斯瓦尔德效应直接合成蛋黄-蛋壳结构钒氧化物，条件温和、工艺简单，克服了目前蛋黄-蛋壳结构功能材料的制备方法中需要复杂的工艺流程及苛刻的实验条件的问题。此外，本发明的方法也适用于其它过渡金属氧化物的制备，例如锆氧化物、铁氧化物、钴氧化物等。
[0027]由上述可知，本发明与现有的方法相比，具有以下优点:
(1)粉体合成条件温和，所需温度低，节约资源能源；
(2)粉体可以一步合成，制备周期短，可以连续控制；
(3)通过控制反应参数，可以获得不同尺寸和形貌的产物，大大丰富了其应用范围；
(4)本发明制备的产品形貌均一，粒径均匀，十分有利于离子的传递；
(5)制备工艺简单，可以大规模推广应用。
[0028]下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的时间、温度等工艺参数也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
[0029]实施例1
将反应所需的过氧化氢和乙酰丙酮氧钒按(5?10):(1?5)的质量比混合，磁力搅拌约2小时，至澄清透明溶液，再加入100当量的异丙醇搅拌2小时后转入10ml水热釜中在150?280°C下保温4?12小时，反应结束后离心洗涤3遍所得到的粉体，最后将粉体放在50?110°C烘箱中保温2?12小时，得到100?100nm的蛋黄-蛋壳钒氧化物。
[0030]实施例2
将反应所需的过氧化氢和乙酰丙酮氧钒按(5?10):(1?5)的质量比混合，磁力搅拌约2小时，至澄清透明溶液，再加入100当量的异丙醇搅拌2小时后转入10ml水热釜中在150?280°C下保温I?4小时，反应结束后离心洗涤3遍所得到的粉体，最后将粉体放在50?110°C烘箱中保温2?12小时，得到100?100nm的实心钒氧化物。
[0031]实施例3
将反应所需的过氧化氢和乙酰丙酮氧钒按(5?10):(1?5)的质量比混合，磁力搅拌约2小时，至澄清透明溶液，再加入100当量的异丙醇搅拌2小时后转入10ml水热釜中在150?280°C下保温12?24小时，反应结束后离心洗涤3遍所得到的粉体，最后将粉体放在50?110°C烘箱中保温2?12小时，得到100?100nm的空心钒氧化物。
[0032]实施例4
将反应所需的过氧化氢和乙酰丙酮氧钒按2:1的质量比混合，磁力搅拌约2小时，至澄清透明溶液，再加入100当量的异丙醇搅拌2小时后转入10ml水热釜中在200°C下分别保温2，6，14小时，反应结束后离心洗涤3遍所得到的粉体，最后将粉体放在60°C烘箱中保温12小时。分别得到直径200nm的实心、蛋黄-蛋壳和空心结构的钒氧化物。
[0033]实施例5
将反应所需的稀盐酸和乙酰丙酮氧钒按2:1的质量比混合，磁力搅拌约2小时，至澄清透明溶液，再加入100当量的异丙醇搅拌2小时后转入10ml水热釜中在200°C下保温2，6，14小时，反应结束后离心洗涤3遍所得到的粉体，最后将粉体放在60°C烘箱中保温12小时。分别得到直径200nm的空心、蛋黄-蛋壳和空心结构的钒氧化物。
[0034]实施例6
将反应所需的10%氢氧化钠溶液和乙酰丙酮氧钒按2:1的质量比混合，磁力搅拌约2小时，至澄清透明溶液，再加入100当量的异丙醇搅拌2小时后转入10ml水热釜中在200°C下保温2，6，14小时，反应结束后离心洗涤3遍所得到的粉体，最后将粉体放在60°C烘箱中保温8小时。分别得到直径200nm的空心、蛋黄-蛋壳和空心结构的钒氧化物。
[0035]实施例7
将反应所需的过氧化氢和乙酰丙酮氧钒按4:1的质量比混合，磁力搅拌约2小时，至澄清透明溶液，再加入100当量的异丙醇搅拌2小时后转入10ml水热釜中在200°C下保温2,6,14小时，反应结束后离心洗涤3遍所得到的粉体，最后将粉体放在60°C烘箱中保温12小时。分别得到10nm的空心、蛋黄-蛋壳和空心结构的f凡氧化物。
[0036]实施例8
将反应所需的过氧化氢和乙酰丙酮氧钒按1:1的质量比混合，磁力搅拌约2小时，至澄清透明溶液，再加入100当量的异丙醇搅拌2小时后转入10ml水热釜中在200°C下保温2，6，14小时，反应结束后离心洗涤3遍所得到的粉体，最后将粉体放在60°C烘箱中保温4小时。分别得到500nm的空心、蛋黄-蛋壳和空心结构的钒氧化物。
[0037]实施例9
将反应所需的过氧化氢和乙酰丙酮氧钒按1:2的质量比混合，磁力搅拌约2小时，至澄清透明溶液，再加入100当量的异丙醇搅拌2小时后转入10ml水热釜中在200°C下保温2,6,14小时，反应结束后离心洗涤3遍所得到的粉体，最后将粉体放在60°C烘箱中保温12小时。分别得到100nm的空心、蛋黄-蛋壳和空心结构的f凡氧化物。
[0038]产业应用性:本发明中提供了一种利用奥斯瓦尔德效应直接合成蛋黄-蛋壳结构钒氧化物的方法，并且通过控制反应的时间和原料的浓度还可以获得不同尺寸上实心、蛋黄-蛋壳和空心结构的钒氧化物。这种结构和尺寸的选择性大大丰富了钒氧化物的技术领域和应用范围。本发明的方法工艺简单，条件温和，产率高并且产量大，适合大规模工业化生产，对钒氧化物乃至过渡金属氧化物的推广应用有极大的促进作用。
【主权项】
1.一种一步法制备钒氧化物的方法，其特征在于，包括:将含有质量比为100:(I?10):(1?5)的溶剂、助溶剂、和钒源的均一溶液在150?280°C进行溶剂热反应I?24小时后将反应产物离心、洗涤和干燥制得钒氧化物；其中， 所述溶剂为醇，所述助溶剂为过氧化氢、稀盐酸、氢氧化钠、氨水、稀硫酸、碳酸氢钠、和碳酸氢铵中的任意一种； 其中，通过控制所述溶剂、助溶剂、和钒源的质量比和溶剂热反应的时间使所得钒氧化物的尺寸在100?100nm之间可调节，通过控制所述溶剂热反应的温度和时间使所得钒氧化物具有实心、空心和蛋黄-蛋壳结构中的任意一种的结构。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶剂、助溶剂、和钒源的质量比为100:(5 ?10):(1 ?5)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述溶剂、助溶剂、和钒源的质量比为100:(5 ?7):(3 ?5)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述溶剂热反应是在180?240°C反应I?24小时。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过控制所述溶剂、助溶剂、和钒源的质量比为100:(5?10): (I?5)，并控制所述溶剂热反应的时间为I?24小时，使所得钒氧化物的尺寸在100?lOOOnm。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，通过控制所述溶剂热反应的温度为150?280°C，时间为4?12小时，使所得钒氧化物具有蛋黄-蛋壳结构。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过控制所述溶剂热反应的温度为180?240°C，反应时间4?12小时，使所得钒氧化物为均一尺度的蛋黄-蛋壳结构。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述溶剂为乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、丙三醇、异丙醇、和正丁醇中的至少一种。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述钒源为乙酰丙酮氧钒、草酸氧钒、硫酸氧钒、四氯化钒、和二氯氧钒中的至少一种。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述干燥是在50?110°C真空干燥2?12小时。
【专利摘要】本发明涉及一种一步法制备尺寸可控、特定结构钒氧化物的方法，包括：将含有质量比为100：（1～10）：（1～5）的溶剂、助溶剂、和钒源的均一溶液在150～280℃进行溶剂热反应1～24小时后将反应产物离心、洗涤和干燥制得钒氧化物；其中，所述溶剂为醇，所述助溶剂为过氧化氢、稀盐酸、氢氧化钠、氨水、稀硫酸、碳酸氢钠、和碳酸氢铵中的任意一种；其中，通过控制所述溶剂、助溶剂、和钒源的质量比和溶剂热反应的时间使所得钒氧化物的尺寸在100～1000nm之间可调节，通过控制所述溶剂热反应的温度和时间使所得钒氧化物具有实心、空心和蛋黄-蛋壳结构中的任意一种的结构。这种结构和尺寸的选择性大大丰富了钒氧化物的技术领域和应用范围。
【IPC分类】C01G31-02
【公开号】CN104724756
【申请号】CN201310719316
【发明人】金平实, 黄爱彬, 周奕杰, 李文静, 纪士东, 罗宏杰
【申请人】中国科学院上海硅酸盐研究所
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年12月23日