專利名稱：一種二氧化釩及其摻雜粉體的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于無機功能材料的制備領域，尤其涉及一種二氧化釩及其摻雜粉體的制備方法。
背景技術：
二氧化釩(VO2)是一種典型的具有相變特性的金屬氧化物，其在68°C附近會發(fā)生低溫單斜相(M)和高溫四方金紅石相(R)的可逆相變，的相變溫度是目前所知具有此種相變特性的化合物中最接近室溫的。VO2在相變前后，其電導率、電阻率、磁化率、光透過率和反射率等特性會發(fā)生突變，如其電導率在相變前后有5個數量級的突變；VO2的這種相變特性使得W)2在熱敏電阻材料、光電開關材料、智能窗材料、智能控溫材料、紅外探測材料、 抗激光材料、光存儲材料等領域具有廣泛的應用前景。VO2的相變溫度在68 °C附近，與室溫25 °C還是具有一定差距，這樣導致其應用受到了一定限制。研究證明，通過摻雜W、Mo、F等原子可以降低的相變溫度，尤其是摻入高價的金屬W6+可顯著降低VA的相變溫度。目前關于摻雜VA的制備方法主要有兩大類 物理方法和化學方法。物理方法主要有脈沖激光沉積法、物理氣相沉積法、磁控濺射法、激光誘導氣相沉積法等。但這類方法存在較多的缺點，如設備昂貴，工藝過程復雜，制備的產物少，能耗比很大，不適宜于工業(yè)生產與應用?；瘜W方法主要有化學氣相沉積法、溶膠凝膠法(Sol-Gel)、熱分解法、化學沉淀法，水熱反應法等；在這些方法中，水熱反應法由于過程簡單、容易控制、可以適應大規(guī)模的生產而備受關注。到目前為止，只有兩種關于水熱法制備摻雜VO2的報道Li，J.曾報道[1]利用偏釩酸銨與鎢酸銨混合，然后用乙酸調節(jié)pH為 2-3，先制備出(B)的摻雜粉體，然后轉化為(M)的摻雜粉體，該方法對于pH的要求非常高，不利于大規(guī)模生長，且重復性較差；Cao，C. X.和Whittaker，L.曾報道了利 用V2O5、草酸、鎢酸進行高溫水熱反應7天制備出摻雜的單斜相VO2(M)，該方法存在反應時間過長、對水熱釜要求嚴格、且摻雜劑在產物中分散不均勻等缺點。涉及的參考文獻如下Li, J. ； Liu, C. Y. ； Mao, L. J. , The character of ff-doped one-dimensional VO2(M) [J], Journal of Solid State Chemistry, 2009，182(10): 2835-2839.Cao, C. X. ； Gao, Y. F. ； Luo, H. J., Pure Single-Crystal Rutile Vanadium Dioxide Powders: Synthesis, Mechanism and Phase-Transformation Property [J]. Journal of Physical Chemistry C, 2008， 112(48): 18810-18814.ffhittaker, L. ； ffu, Τ. L. ； Patridge, C. J. ； Sambandamurthy, G.； Banerjee, S. , Distinctive finite size effects on the phase diagram and metal-insulator transitions of tungsten-doped vanadium(IV) oxide [J]. Journal of Materials Chemistry, 2011， 21(15): 5580—5592。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單、成本低廉、環(huán)境友好、易于控制、產率高、產量高、且適于大規(guī)模工業(yè)生產的二氧化釩及其摻雜粉體的制備方法，采用本發(fā)明方法所得產品具有純度高的優(yōu)點。本發(fā)明方法以五氧化二釩、雙氧水、摻雜劑、還原劑和蒸餾水為初始原料，摻雜劑可選用含鎢的化合物、含鉬的化合物、含鈮的化合物、含鉿的化合物、含鉭的化合物、含錸的化合物、含銠的化合物等中的任一種或幾種的混合物。將上述物質按一定量的比例混合，磁力攪拌一定時間后，轉移到水熱反應釜中進行反應，待反應結束后，經過離心、洗滌、真空干燥和惰性氛圍中煅燒，即得到具有光學開關性能的二氧化釩及其摻雜粉體材料。本發(fā)明提供的二氧化釩及其摻雜粉體的制備方法，包括以下步驟
步驟一，稱取五氧化二釩、雙氧水和蒸餾水，配制成含V5+的配合物水溶液，其中，五氧化二釩的質量占五氧化二釩、雙氧水、蒸餾水總質量的0. 5 10%，雙氧水的質量占五氧化二釩、雙氧水、蒸餾水總質量的1 20 %，蒸餾水的質量占五氧化二釩、雙氧水、蒸餾水總質量的70、8%，所述的雙氧水質量百分比濃度為30 wt% ；
步驟二，將還原劑、表面活性劑和摻雜劑加入步驟一所得的配合物水溶液中，攪拌至形成澄清的溶液，其中，還原劑的加入量為步驟一中所稱取五氧化二釩、雙氧水、蒸餾水總質量的5 40%，表面活性劑的加入量為步驟一中所稱取五氧化二釩、雙氧水、蒸餾水總質量的 0 5% ；
步驟三，將步驟二所得溶液轉移至水熱反應釜中，于溫度14(T22(TC下反應廣168h，待反應完成后，經出料、離心、用去離子水或乙醇洗滌、真空干燥，即得到VO2(B)的摻雜粉體； 步驟四，將步驟三得到的摻雜的VO2(B)粉體置于高純氬氣或氮氣的氛圍中，于溫度 400^700 °C下煅燒10 720 min，即得到VO2 (M)的摻雜粉體。上述還原劑為C1 C12烷基醇、C3 C4烷基酮,C1 C4烷基胺、硫醇、N，N- 二甲基甲酰胺、C5 C6環(huán)烷醇、C5 C6環(huán)烷酮中的任一種或幾種的混合物。上述表面活性劑為十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十二烷基三甲基溴化銨、辛基酚聚氧乙烯(9) 醚、聚乙二醇辛基苯基醚、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、咪唑啉衍生物、氨基酸衍生物中的任一種或幾種的混合物。上述摻雜劑為含鎢的化合物、含鉬的化合物、含鈮的化合物、含鉿的化合物、含鉭的化合物、含錸的化合物、含銠的化合物中的任一種或幾種的混合物。上述摻雜劑中金屬原子摩爾數與釩原子摩爾數的比例為(0 1) :9。作為優(yōu)選，步驟四中的反應溫度為16(T200°C，反應時間為48 144 h ；步驟五中的煅燒溫度為700 °C，煅燒時間為1 2 h。
本發(fā)明方法的反應機理如下
五氧化二釩與雙氧水反應生成[VO(O2)2]-配合物，利用還原劑將[VO(O2)2]-配合物還原成VO2，涉及的化學反應式如下
V2O5 + 4 H2O2 — 2 [V0 (O2) 2r + 3 H2O + 2 H+(1)2 [VO(O2)2] “ + 2 H+ + CH3CH2OH — 2 VO2 + CH3CHO + 2 H2O + 2 O2 (2) 反應式(2)是以乙醇作為還原劑的化學反應式，采用其他還原劑的化學反應式與此類似。此外，本發(fā)明方法中加入的表面活性劑，其可用來調節(jié)產物的形貌，控制產物粒徑的大小，可通過調節(jié)表面活性劑的用量來滿足得到不同的形貌的要求。本發(fā)明方法以廉價的五氧化二釩為原料，經過雙氧水處理轉化為配合物，再經過還原劑水熱處理，即可得到均勻分散有摻雜劑的二氧化釩產物，目前尚未見有關本發(fā)明方法的報道。與現有技術相比，本發(fā)明方法具有以下優(yōu)點和有益效果
1、本發(fā)明方法成本低廉，工藝過程簡單，易于控制，適于大規(guī)模工業(yè)生產；
2、本發(fā)明方法所采用的原料非常常見，極易獲取，且綠色環(huán)保，不對環(huán)境造成污染；
3、采用本發(fā)明方法可實現VA粉體材料的摻雜，且摻雜原子能均勻分散在VA中， 采用本發(fā)明方法所得到的VA摻雜粉體材料具有優(yōu)良的相變性能，即光學開關性能。
圖1為實施例1、實施例6、實施例9、實施例10、實施例11、實施例12所得(B) 的X-射線衍射(XRD)圖譜，其中，圖1 (a)為實施例1所得VO2⑶的XRD圖譜，圖1 (b)為實施例6所得NQ2⑶的XRD圖譜，圖1 (c)為實施例9所得NQ2⑶的XRD圖譜，圖1 (d) 為實施例11所得VO2(B)的XRD圖譜，圖1 (e)為實施例10所得VO2(B)的XRD圖譜，圖1 (f)為實施例12所得VO2(B)的XRD圖譜；
圖2為實施例1、實施例6、實施例9、實施例10、實施例11、實施例12所得VO2(M)的 X-射線衍射(XRD)圖譜，其中，圖2 (a)為實施例1所得VO2 (M)的XRD圖譜，圖2 (b)為實施例6所得NQ2 (M)的XRD圖譜，圖2 (c)為實施例9所得NQ2 (M)的XRD圖譜，圖2 (d)為實施例11所得VO2 (M)的XRD圖譜，圖2 (e)為實施例10所得VO2 (M)的XRD圖譜，圖2⑴ 為實施例12所得VO2 (M)的XRD圖譜；
圖3為實施例1和實施例6所得VO2(M)的差示掃描量熱(DSC)圖，其中，圖3 (a)為實施例1所得VO2 (M)的DSC圖，圖3 (b)為實施例6所得VO2 (M)的DSC圖； 圖4為實施例6所得VO2(M)的掃描電子顯微鏡(SEM)照片； 圖5為實施例6所得VO2(M)的投射電子顯微鏡(TEM)照片； 圖6為實施例6所得VO2(M)的X射線光電子能譜分析(XPS)圖； 圖7為實施例6所得VO2(M)的光學開光性能圖。
具體實施例方式以下通過具體的實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步說明。實施例1
將0. 45 g五氧化二釩加入到23. 00 g蒸餾水中，并加入2. 22 g雙氧水，配制成含V5+ 的橘黃色的配合物水溶液；向該配合物溶液中加入4. 08 g還原劑乙醇，并采用磁力攪拌器攪拌0.5 h得到澄清的溶液；將所得到的澄清溶液轉移到水熱反應釜中，于180 °C條件下反應24 h后，自然降至室溫后出料，經離心、去離子水洗滌、真空干燥即得未摻雜的VO2,圖Ia為所得VO2W XRD圖譜，從圖中可以看出VO2即為VO2 (B)。最后，將所得VO2(B)于高純氬氣氛中、700 °C下煅燒2 h即得到具有相變性能的終產物VO2，圖加所示為終產物的XRD圖譜，從圖中可以看出，終產物即為單斜相VO2(M)；采用差示掃描量熱儀(DSC)測試終產物的相變溫度，結果如表1和圖3a所示。實施例2
將0. 15 g五氧化二釩加入到27. 00 g蒸餾水中，并加入2. 85 g雙氧水，配制成含V5+ 的橘黃色的配合物水溶液；向該配合物溶液中加入12. 00 g還原劑乙醇，并采用磁力攪拌器攪拌0.5 h得到澄清的溶液；將所得到的澄清溶液轉移到水熱反應釜中，于140 °C條件下反應168 h后，自然降至室溫后出料，經離心、去離子水洗滌、真空干燥即得未摻雜的 VO2(B)；最后，將所得VO2(B)于高純氬氣氛中、700 °C下煅燒10 min，即得到具有相變性能的終產物(M)。實施例3
將3. 64 g五氧化二釩加入到25. 48 g蒸餾水中，并加入7. 28 g雙氧水，配制成含V5+ 的橘黃色的配合物水溶液；向該配合物溶液中加入1. 82 g還原劑乙醇和1. 82 g表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)，并采用磁力攪拌器攪拌2 h得到澄清的溶液；將所得到的澄清溶液轉移到水熱反應釜中，于220 °C條件下反應72 h后，自然降至室溫后出料，經離心、去離子水洗滌、真空干燥即得未摻雜的VO2 (B)；最后，將所得VO2 (B)于高純氬氣氛中、400 °C煅燒720 min,即得到具有相變性能的終產物VO2 (M)。實施例4
將0.30 g五氧化二釩加入到四.60 g蒸餾水中，并加入0.30 g雙氧水，配制成含V5+ 的橘黃色的配合物水溶液；向該配合物溶液中加入1. 5 g還原劑乙醇，并采用磁力攪拌器攪拌2 h得到澄清的溶液；將所得到的澄清溶液轉移到水熱反應釜中，于200 ！條件下反應72 h后，自然降至室溫后出料，經離心、去離子水洗滌、真空干燥即得未摻雜的VO2(B)； 最后，將所得VO2(B)于高純氬氣氛中、600 °C煅燒360 min，得到具有相變性能的終產物 VO2 (M)。實施例5
將0. 45 g五氧化二釩加入到23. 00 g蒸餾水中，并加入2. 22 g雙氧水，配制成含V5+ 的橘黃色的配合物水溶液；向該配合物溶液中加入4. 08 g還原劑乙醇，并采用磁力攪拌器攪拌2 h得到澄清的溶液；將所得到的澄清溶液轉移到水熱反應釜中，于210 ！條件下反應1 h后，自然降至室溫后出料，經離心、去離子水洗滌、真空干燥，通過觀察現象為藍黑色是VO2(B),產物經XRD表征無明顯特征峰，表面此時得到的為無定形的VO2(B)；最后，將所得VO2 (B)于高純氬氣氛中、500 °C煅燒720 min，得到的產物主要為VO2 (M)，還存在其他的雜相。實施例6
將0.45 g五氧化二釩加入到23. 00 g蒸餾水中，并加入2. 22 g雙氧水，配制成含V5+ 的橘黃色的配合物水溶液；向該配合物溶液中加入4. 08 g和一定質量的摻雜劑鎢酸銨，并采用磁力攪拌器攪拌0.5 h得到澄清的溶液，其中，摻雜劑鎢酸銨中鎢原子摩爾數和五氧化二釩中釩原子摩爾數的比例為2 100 ；將所得到的澄清溶液轉移到水熱反應釜中，于180 °C條件下反應48 h后，自然降至室溫后出料，經離心、去離子水洗滌、真空干燥即得摻雜有鎢原子的VO2⑶，圖Ib為所得摻雜有鎢原子的VO2⑶的XRD圖譜；最后，將所得摻雜有鎢原子的VO2(B)于高純氬氣氛中、700 °C煅燒60 min，即得到具有相變性能的摻雜有鎢原子的終產物(M)，圖2b為終產物的XRD圖譜。采用差示掃描量熱儀(DSC)測試本實施例終產物的相變溫度，結果如表1和圖北所示；采用掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)對本實施例終產物的形貌進行表征，結果分別如圖4和圖5所示，從圖片中可以看出所制備的VO2 (M)為低維的納米帶；采用X射線光電子能譜分析儀(XPS)對本實施例終產物成分進行分析，分析結果如圖6所示， 結果表明終產物中只含有V、0和W三種元素，且W的化合價為+6價；采用變溫傅里葉紅外光譜(FT4R)表征終產物的光學開關性能，結果如圖7所示，結果表明所制備的VO2(M)在不同的波段均具有很好的光學開關性能。實施例7
保持實施例6的其他條件不變，僅改變摻雜劑鎢酸銨的用量，使得摻雜劑鎢酸銨中鎢原子摩爾數和五氧化二釩中釩原子摩爾數的比例分別為0. 25 :100,0. 5 =IOOU :100,1. 5 100,3 :100,4 :100,6 :100、8 =IOOUO :100，采用差示掃描量熱儀(DSC)測試本實施例終產物的相變溫度，結果如表1所示。實施例8
將0.45 g五氧化二釩加入到23. 00 g蒸餾水中，并加入2. 22 g雙氧水，配制成含V5+的橘黃色的配合物水溶液；向該配合物溶液中加入4. 08 g還原劑乙醇和0.1 g十二烷基硫酸鈉(SDS)，并采用磁力攪拌器攪拌0. 5 h得到澄清的溶液，將所得到的澄清溶液轉移到水熱反應釜中，于180 °C條件下反應M h后，自然降至室溫后出料，經離心、去離子水洗滌、 真空干燥即得未摻雜的VO2⑶；產物經XRD表征為VO2⑶。經TEM表征為帶狀結構，最后，將所得VO2 (B)于高純氬氣氛中、700 °C煅燒120 min，即得到具有相變性能的終產物VO2 (M)； 采用差示掃描量熱儀(DSC)測試本實施例終產物的相變性能，其相變溫度為68°C。實施例9
將0.45 g五氧化二釩加入到23. 00 g蒸餾水中，并加入2. 22g雙氧水，配制成含V5+的橘黃色的配合物水溶液；向該配合物溶液中加入4. 08 g還原劑十二硫醇和摻雜劑鎢酸，并采用磁力攪拌器攪拌0. 5 h得到澄清的溶液，其中，摻雜劑鎢酸中鎢原子摩爾數和五氧化二釩中釩原子摩爾數的比例為1 :100 ；將所得到的澄清溶液轉移到水熱反應釜中，于180 V 條件下反應48 h后，自然降至室溫后出料，經離心、去離子水洗滌、真空干燥即得到摻雜有鎢原子的VO2 (B)，圖Ic為所得VO2 (B)的XRD圖譜；最后，將所得摻雜有鎢原子的VO2 (B)于高純氬氣氛中、700 °C煅燒120 min，即得到具有相變性能的摻雜有鎢原子的終產物VO2(M), 圖2c為終產物的XRD圖譜，采用差示掃描量熱儀(DSC)測試本實施例終產物的相變溫度， 結果見表1。實施例10
將0. 45g五氧化二釩加入到23. 00 g蒸餾水中，并加入2. 22g雙氧水，配制成含V5+的橘黃色的配合物水溶液；向該配合物溶液中加入5. 20 g還原劑甲醇和摻雜劑鎢酸鈉，并采用磁力攪拌器攪拌0.5 h得到澄清的溶液，其中，摻雜劑鎢酸鈉中鎢原子摩爾數和五氧化二釩中釩原子摩爾數的比例為1 :100 ；將所得到的澄清溶液轉移到水熱反應釜中，于180 °C條件下反應48 h后，自然降至室溫后出料，經離心、去離子水洗滌、真空干燥即得到摻
7雜有鎢原子的VO2(B)，圖Ie所示為所得VO2(B)的XRD圖譜；最后，將所得摻雜有鎢原子的 VO2(B)于高純氬氣氛中、700 °C煅燒120 min，即得到具有相變性能的摻雜有鎢原子的終產物VO2(M)，圖2e為本實施例終產物的XRD圖譜，采用差示掃描量熱儀(DSC)測試本實施例終產物的相變溫度，結果見表1。實施例11
將0.45 g五氧化二釩加入到23. 00 g蒸餾水中，加入2. 22g雙氧水，配制成含V5+的橘黃色的配合物水溶液；向該配合物溶液中加入4. 08 g還原劑乙醇和摻雜劑鉬酸鈉，并采用磁力攪拌器攪拌0. 5 h得到澄清的溶液，其中，摻雜劑鉬酸鈉中鉬原子摩爾數和五氧化二釩中釩原子摩爾數的比例為0. 5 100 ；將所得到的澄清溶液轉移到水熱反應釜中，于180 V 條件下反應48后，自然降至室溫后出料，經離心、去離子水洗滌、真空干燥即得摻雜有鉬原子的VO2 (B)，圖Id所示為所得摻雜有鉬原子的VO2 (B)的XRD圖譜；最后，將所得摻雜有鉬原子的VO2 (B)于高純氬氣氛中、700 °C煅燒120 min，即得到具有相變性能的摻雜有鉬原子的終產物VO2(M)，圖2d為終產物的XRD圖譜，采用差示掃描量熱儀(DSC)測試本實施例終產物的相變溫度，結果見表1。實施例12
將0.45 g五氧化二釩加入到23. 00 g蒸餾水中，加入2. 22g雙氧水，配制成含V5+的橘黃色的配合物水溶液；向該配合物溶液中加入4. 08 g還原劑乙醇、0. OOlg十二烷基三甲基溴化銨(CTAB)和摻雜劑鉬酸銨，并采用磁力攪拌器攪拌0. 5 h得到澄清的溶液，其中，摻雜劑鉬酸銨中鉬原子摩爾數和五氧化二釩中釩原子摩爾數的比例為0. 5 100 ；將所得到的澄清溶液轉移到水熱反應釜中，于180 °C條件下反應48 h后，自然降至室溫后出料，經離心、去離子水洗滌、真空干燥即得摻雜有鉬原子的VO2(B)，圖If所示為所得摻雜有鉬原子的 VO2(B)的XRD圖譜；最后，將所得摻雜有鉬原子的VO2(B)于高純氬氣氛中、700 °C煅燒120 min,即得到具有相變性能的摻雜有鉬原子的終產物VO2(M)，圖2f為本實施例終產物的XRD 圖譜，采用差示掃描量熱儀(DSC)測試終產物的相變溫度，結果見表1。實施例13
按實施例12，的其他條件不變，僅改變摻雜劑鉬酸銨的用量，使得摻雜劑鉬酸銨中鉬原子摩爾數和五氧化二釩中釩原子摩爾數的比例分別為0. 25 =IOOU 100, 1. 5 :100、2 :100、 3 :100,4 100,6 :100，采用差示掃描量熱儀(DSC)測試本實施例終產物的相變溫度，結果如表ι所示。實施例14
將0. 45g五氧化二釩加入到23. 00 g蒸餾水中，加入2. 22g雙氧水，配制成含V5+的橘黃色的配合物水溶液；向該配合物溶液中加入摻雜劑鎢酸銨和鉬酸銨、4. 08 g還原劑乙醇， 并采用磁力攪拌器攪拌0.5 h得到澄清的溶液，其中，摻雜劑鎢酸銨和鉬酸銨中鎢原子和鉬原子總摩爾數和五氧化二釩中釩原子摩爾數的比例為2 100 ；將所得到的澄清溶液轉移到水熱反應釜中，于180 °C條件下反應48 h后，自然降至室溫后出料，經離心、去離子水洗滌、真空干燥即得摻雜有鎢原子和鉬原子的VO2(B)；最后，將所得摻雜有鎢原子和鉬原子的 VO2(B)于高純氬氣氛中、700 °C煅燒120 min，即得到具有相變性能的摻雜有鎢原子和鉬原子的終產物VO2 (M)，采用差示掃描量熱儀(DSC)測試本實施例終產物的相變溫度，結果見表
Io
實施例15
將0. 45g五氧化二釩加入到23. 00 g蒸餾水中，加入2. 22g雙氧水，配制成含V5+的橘黃色的配合物水溶液；向該配合物溶液中加入4. 08 g還原劑乙醇和摻雜劑五氧化二鈮，并采用磁力攪拌器攪拌0. 5 h得到澄清的溶液，其中，摻雜劑五氧化二鈮中鈮原子摩爾數和五氧化二釩中釩原子摩爾數的比例為2 100 ；將所得到的澄清溶液轉移到水熱反應釜中，于180 °C條件下反應48 h后，自然降至室溫后出料，經離心、去離子水洗滌、真空干燥即得摻雜有鈮原子的VO2(B)；最后，將所得摻雜有鈮原子的VO2(B)于高純氬氣氛中、700 °C煅燒120 min,即得到具有相變性能的摻雜有鈮原子的終產物VO2(M)，采用差示掃描量熱儀(DSC)測試本實施例終產物的相變溫度，結果見表1。表1實施例所得終產物的相變溫度
權利要求
1.一種二氧化釩及其摻雜粉體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一，稱取五氧化二釩、雙氧水和蒸餾水，配制成含V5+的配合物水溶液，其中，五氧化二釩的質量占五氧化二釩、雙氧水、蒸餾水總質量的0. 5 10%，雙氧水的質量占五氧化二釩、雙氧水、蒸餾水總質量的1 20 %，蒸餾水的質量占五氧化二釩、雙氧水、蒸餾水總質量的70、8%，所述的雙氧水質量百分比濃度為30 wt% ；步驟二，將還原劑、表面活性劑和摻雜劑加入步驟一所得的配合物水溶液中，攪拌至形成澄清的溶液，其中，還原劑的加入量為步驟一中所稱取五氧化二釩、雙氧水、蒸餾水總質量的5 40%，表面活性劑的加入量為步驟一中所稱取五氧化二釩、雙氧水、蒸餾水總質量的 0 5% ；步驟三，將步驟二所得溶液轉移至水熱反應釜中，于溫度14(T220°C下反應廣168h，待反應完成后，經出料、離心、去離子水或乙醇洗滌、真空干燥，即得到VO2(B)的摻雜粉體；步驟四，將步驟三得到的摻雜的VO2(B)粉體置于高純氬氣或氮氣的氛圍中，于溫度 400^700 °C下煅燒10 720 min，即得到VO2 (M)的摻雜粉體。
2.根據權利要求1所述的二氧化釩及其摻雜粉體的制備方法，其特征在于所述的還原劑為C1 C12烷基醇、C3 C4烷基酮、Ci C4烷基胺、硫醇、N，N- 二甲基甲酰胺、C5 C6環(huán)烷醇、C5 C6環(huán)烷酮中的任一種或幾種的混合物。
3.根據權利要求1所述的二氧化釩及其摻雜粉體的制備方法，其特征在于所述的表面活性劑為十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十二烷基三甲基溴化銨、辛基酚聚氧乙烯(9)醚、 聚乙二醇辛基苯基醚、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、咪唑啉衍生物、氨基酸衍生物中的任一種或幾種的混合物。
4.根據權利要求1所述的二氧化釩及其摻雜粉體的制備方法，其特征在于所述的摻雜劑為含鎢的化合物、含鉬的化合物、含鈮的化合物、含鉿的化合物、含鉭的化合物、含錸的化合物、含銠的化合物中的任一種或幾種的混合物。
5.根據權利要求1或4所述的二氧化釩及其摻雜粉體的制備方法，其特征在于所述的摻雜劑中金屬原子摩爾數與釩原子摩爾數的比例為(0 10) :100。
6.根據權利要求1所述的二氧化釩及其摻雜粉體的制備方法，其特征在于所述的步驟四中的反應溫度為16(T200°C，反應時間為48 144 h。
7.根據權利要求1所述的二氧化釩及其摻雜粉體的制備方法，其特征在于所述的步驟五中的煅燒溫度為700 °C，煅燒時間為1 2 h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種二氧化釩及其摻雜粉體的制備方法，包括以下步驟一，稱取五氧化二釩、雙氧水和蒸餾水，配制成含V5+的配合物水溶液；二，將還原劑、表面活性劑和摻雜劑加入配合物水溶液中，攪拌至形成澄清的溶液；三，將步驟二所得溶液轉移至水熱反應釜中，于溫度140~220℃下反應1~168h，即得到VO2(B)的摻雜粉體；四，將步驟三得到的摻雜的VO2(B)粉體置于高純氬氣或氮氣的氛圍中，于溫度400~700℃下煅燒10~720min，即得到VO2(M)的摻雜粉體。本發(fā)明方法成本低廉，工藝簡單，易于控制，適于大規(guī)模工業(yè)生產；采用本發(fā)明方法可實現VO2粉體材料的摻雜，且摻雜原子能均勻分散在VO2中。
文檔編號C01G31/02GK102502824SQ20111036037
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權日2011年11月15日
發(fā)明者劉興海, 張依福, 樊美娟, 黃馳 申請人:武漢大學