[发明专利]一种二氧化钒粉体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二氧化钒粉体及其制备方法，属于功能材料制备与应用领域。

背景技术

二氧化钒(VO₂)具有多种物相，其中最稳定的物相为R相和M相，且这两者在68℃附近能发生相互转变：在温度高于68℃时VO₂为金红石结构的R相，在低于68℃时为单斜结构的M相。除R相、M相外，VO₂还有一些不稳定相，如A相、B相等，其中B相可在低温或反应时间较短时可以得到，但A相的制备及其性能研究得很少。在R相和M相之间的相互转变过程中，VO₂的光学透过率、电阻率、磁化率等物理性能也会发生突变，基于这些性质，VO₂可以用做温控智能窗、传感器、存储介质等[(1)Parkin，I.P；Manning，T.D.，Journal of Chemical Education2006，83(3)，393-400.(2)Li，S.-Y.；Niklasson，G.A.；Granqvist，C.G.，Journal of Applied Physics2010，108(6)，063525.(3)Leroux C.；Nihoul G.；Van Tendeloo G.，Physical Review B 1998，57(9)，5111-5121]。

目前制备VO₂粉体的方法主要包括水热法(或溶剂热法)、热分解法、高温还原法等，但所用的原料主要包括为V₂O₅、乙酰丙酮氧钒等[(1)Cao，C.X.；Gao，Y.F.；Luo，H.J.，the Journalof Physical Chemistry C 2008，112(48)，18810-18814.(2)Wu C.Z.；Dai J；Zhang X.D.；YangJ.L.；Qi F；Gao C，et al.，Angewandte Chemie International Edition 2010，49，134-137.]。但这些原料毒性高，或者价格贵，并且在水中的溶解度较低。因此，尝试利用便宜、低毒的原料来制备新的水溶性的钒的前躯体在液相法合成VO₂中将具有潜在的优势。

过渡金属的过氧配合物是指含有过氧基团为配体的一类配合物，这些配合物具有较高的活性，常在有机合成中用作催化剂或氧转移剂，同时也可以用来在较为温和的条件下通过液相法制备相应的氧化物[(1)Narendar Y and Messing GL.Chemistry of Materials1997，9，580-7.(2)Tomita，K.；Petrykin，V.；Kobayashi，M.；Shiro，M.；Yoshimura，M.；Kakihana，M.，Angewandte Chemie-International Edition 2006，45(15)，2378-2381.]。但是只有少数文献报道过利用钒的过氧配合物来制备VO₂粉体，如Li等人合成出了具有独特形貌的VO₂粉体，而Nguyen等人则合成出了尺寸为几到几十个纳米的VO₂粉体[(1)Li，G.C.；Chao，K.；Zhang，C.Q.；Zhang，Q.S.；Peng，H.R.；Chen，K.Z.，Inorganic Chemistry 2009，48(3)，1168-1172.(2)Nguyen，T.D.；Do，T.O.，Langmuir 2009，25(9)，5322-5332.]。鉴于钒的过氧配合物种类的多样性，以廉价、低毒性的原料经过简单的工艺来合成新的钒的过氧配合物，并以之为前躯体来合成二氧化钒，则有助于拓展钒源的选择范围，，并有可能对产物的物相、形貌等性质进行调控，以获得具有一定科学研究和实际应用价值的产物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种价格便宜、毒性低，且可在水相中制备二氧化钒粉体的制备方法，并进一步获得具有新特点(含A相)的二氧化钒粉体。

本发明采用的技术方案是：一种二氧化钒粉体的制备方法，包括如下步骤：

1)将带羟基的羧酸溶解于双氧水中，并用氨水调节溶液的pH值大于7；然后加入硫酸氧钒，获得反应溶液，反应完成后，加入有机溶剂，静置，生成沉淀，分离沉淀，得到钒的过氧配合物；

2)将步骤1)所得钒的过氧配合物和还原剂加入水中形成水溶液，经过水热处理后得到二氧化钒粉体。

步骤1)中，所述双氧水的质量浓度为6-30％。