[发明专利]一种VO2的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及二氧化钒粉体的制备方法，是一种通过热分解获取具有窄的热滞相变温度的二氧化钒的制备方法，属于功能材料领域。 

背景技术

二氧化钒具有金属-绝缘体转变特性，体材纯相的相变温度为68℃，这一温度可以通过掺杂调节至室温附近。当温度从低温升到相变温度时，VO₂将从单斜相转变为四方相，并且这个相变是可逆的。通常升温和降温过程的相变温度不一致，这个温度差即为VO₂的相变热滞。相变前后，紫外线几乎全部被吸收；在可见光区，透过率几乎不随温度发生变化；而在红外光区，其光学性质发生很大变化，低于相变温度红外线可以高度透过，而高于相变温度，材料可阻隔红外光透过。因此，二氧化钒是一种智能控温玻璃的理想材料。 

VO₂粉末材料的制备有多种方法，热解法就是其中之一。这种方法就是在一定温度和气氛下热解钒前驱体，直接获得VO₂粉末。热解法中前驱体的种类以及热处理工艺将直接影响产品的最终性能，尤其是前驱体的种类。草酸氧化钒(专利申请号：200510020790.0)和(NH4)₅[(VO)₆(CO₃)₄(OH)₉]·10H₂O(专利申请号：00117321.9)等被用作合成VO₂的前驱体，但这些前驱体的制备需要蒸发溶剂或者要求复杂的制备工艺，同时制备的VO₂的具有较宽的热滞宽度。 

发明内容

本发明的目的在于提供简单易行的一种VO₂的制备方法，得到的VO₂具有窄的热滞相变温度。 

本发明的目的是通过以下措施实现的： 

一种VO₂的制备方法，包括前驱体的制备和前驱体的分解，前驱体为三钒酸铵，其特征在于前驱体的分解包括以下步骤：将三钒酸铵前驱体放入真空或惰性气体环境，以3～15℃/min的速度升温至400～900℃，保温5min～300min，冷却，制得VO₂粉末。 

上述三钒酸铵前驱体的制备原料包括钒盐和还原剂，还原剂是指葡萄糖，糠醛、果糖、乳糖、麦芽糖、甲醛、乙醛、丙醛、乙二醇、水合肼、柠檬酸、酒石酸中的一种或多种。优选为葡萄糖。还原剂与钒盐摩尔比为1∶2～3∶1，优选 为1∶1。 

优选地，上述惰性气体环境是指N2、Ar、He、CO2的一种或几种，更优选为N2和/或CO2气氛，或者真空条件。 

为了进一步提高前驱体作为沉淀的析出率，上述三钒酸铵前驱体的制备原料还包括促进剂，促进剂是指氯化铵，碳酸铵，碳酸氢铵，硫酸铵，硝酸铵，氟化铵中的一种或多种，用量占溶液的0.01～20％，优选为15％，以质量百分比计。促进剂优选为氯化铵。 

上述钒盐为五价钒盐，优选为偏钒酸铵或/和钒酸铵。 

上述前驱体的制备包括以下步骤：将钒盐加去离子水或蒸馏水配制成0.01-30％质量浓度的溶液，加热至50～100℃保温，待钒盐溶解后，加入还原剂，反应5～300min，加入促进剂，反应后，得到紫色沉淀，抽虑或离心分离沉淀，用水反复清洗，样品以50～90℃烘干。 

为了制备掺杂前驱体，上述VO₂的制备方法，在还原剂加入之前加入掺杂剂；或者把掺杂剂溶于去离子水、丙酮、乙醇中的一种或几种混合物中，然后加入上述前驱体或上述前驱体烘干前的三钒酸铵溶液制备成悬浊液，随后烘干悬浊液得到掺杂前驱体。掺杂剂的加入量与钒离子的摩尔比为0％-10％。掺杂剂可选用Mo、W、F、Mg、Nb、Ti或Zn中的一种或多种的可溶性化合物。 

有益效果 

1.本发明不需要蒸干溶剂来分离产品，直接以沉淀形式得到，大大降低制备过程的能耗，同时也可以简化制备工艺过程。 

2.合成的三钒酸铵前驱体((NH₄)₂V₃O₈)可以直接在真空或惰性气氛中加热分解即可获得M相VO2，该分解过程只要避免氧的存在即可，对气氛的组成，以及流量没有特别的要求。 

3.合成的VO2具有窄的热滞，热滞宽度可达1℃。