[发明专利]一种钨酸铯纳米粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钨酸铯纳米粉体的制备方法。 

背景技术

钨酸铯（分子式为Cs_0.32WO₃，JCPDS编号为831334）纳米粉体作为在近红外区域(波长为800-1100nm)具有极强吸收特性，同时在可见光区域（波长为380-780nm)具有较强透过特性，在紫外光区域（波长为200-380nm）具有较强屏蔽特性的纳米颗粒，其上述特性已被广泛用于薄膜透明隔热领域，如PVB夹胶膜、PET涂层膜、EVA薄膜以及光学滤光片（美国专利US20100220388A1，US20110297899A1，US20070256782A1，US8399547B2），在汽车贴膜、建筑玻璃隔热、遮阳隔热、塑料温室大棚等行业广泛使用。还被用于制作红外吸收纤维用于冬季用品的保暖（美国专利US7687141B2，US20080308775A1）。还可能在激光打标、激光焊接、近红外光热诊疗药物中得到应用。 

钨酸铯纳米粉体的广泛应用使得其制备、生产工艺也越发显得重要。美国专利US20060008640A1提出了将碳酸铯溶解于水中后，加入钨酸充分搅拌，烘干。后在H₂和N₂（H₂占2%）混合气氛中800℃热处理30分钟，再于N₂气氛中800℃热处理90分钟即得到目标钨酸铯粉体。该方法生产工艺简单，流程短，但存在诸多缺陷。原料钨酸不溶于水，也就是钨原料和铯原料未能在水液相溶剂中实现分子级水平混合，经过烘干去除水分，钨酸始终以固体形式出现。这样在后续的高温气氛热处理过程中，在短时间内既要实现钨、铯离子的长程固相扩散形成钨酸铯Cs_0.32WO₃晶相，又要实现晶格中氧空位的产生，使得钨酸铯粉体的纯度、结晶度等品质不高，该粉体的近红外吸收性能也不高，同时由于粉体经过了800℃高温热处理，使得粉体的晶粒尺寸较大，团聚严重，难以通过湿法球磨工艺得到纳米浆料，并且湿法球磨的效率也比较低，大大增加了生产钨酸铯纳米浆料的成本。美国专利US20070187653A1也提出类似的制备方法，将钨酸和碳酸铯固相混合后在Ar和H₂的混合气氛中(体积比为97:3)于600℃热处理2小时，冷却后再在Ar气氛中800℃热处理1小时，即得到目标钨酸铯粉体。为提高钨原料和铯原料的分布均匀性，美国专利US8304099B2提出了采用能溶解于水的偏钨酸铵和碳酸铯为主要原料，先将两者溶解于水，混合，这样获得了原子级分布均匀的钨和铯的原料，后于145℃烘干，产物于550℃在氢气体积比为10%的空气中高温热处理20分钟即得到目标钨酸铯粉体，尽管该方法提高了原料离子的混合均匀性，但必须看到550℃的相对低温，以及仅仅20分钟的热处理时间还难以使钨、铯原料高温热分解并获得结晶度高的钨酸铯粉体。Kim等（Jae Young Kim等，2012 4^th International Conference on Chemical, Biological and Environmental Engineering, Singapore, Vol 43, 9）采用溶解于水的钨酸铵、碳酸铯为原料，先溶解于水，再180℃烘干，后在450-500℃H₂和N₂（H₂占10%）混合气氛中热处理，再于500-900℃N₂气氛中热处理得到目标钨酸铯粉体。上述方法均用到了氢气，其易燃易爆特性也增加了粉体生产成本。