[发明专利]一种热分解球磨所得前驱体制备单斜相二氧化钒纳米粉体的制备方法

说明书

本发明属于二氧化钒粉体制备领域，具体涉及一种热分解球磨所得前驱体制备单斜相二氧化钒纳米粉体的制备方法。包括以下步骤：（1）将钒源、还原剂混合，得混合配料；（2）将混合配料加入到球磨装置中，加入研磨球进行研磨；（3）将步骤2）中前驱体转移至管式炉中高温烧结，得到VO₂(M)粉体；本发明所提供的一种热分解球磨所得前驱体制备单斜相二氧化钒纳米粉体的制备方法，首先利用球磨机械化学作用使钒源和还原剂发生反应制备前驱体，而后通过热分解得到单斜相VO₂(M)纳米粉体。本发明所制备的前驱体与球磨罐粘黏性小，易于与设备分离，所得样品颗粒尺寸小、分散度高，且生产低成本。

技术领域

本发明属于二氧化钒粉体制备领域，具体涉及一种热分解球磨所得前驱体制备单斜相二氧化钒纳米粉体的制备方法。

背景技术

二氧化钒（VO₂）是一种多晶型过渡金属氧化物，其中单斜相VO₂(M)在68℃发生绝缘体－金属相转变，伴随电阻率、红外透过率等性质的突变，使其可应用于温控开关和智能玻璃等领域。

目前，通过热解法制备单斜相二氧化钒的方法主要有，钒源与还原剂在水溶液下反应得到前驱体，然后通过煅烧得到VO₂(M)。该方法制备前驱体过程繁琐，且涉及到盐酸二肼等有毒有机试剂的使用，存在污染风险。而球磨法制备前驱体不仅绿色环保，而且设备简单、原料易得、产率高、时间短、成本低、易于大量制备。

当前，通过热分解球磨所得前驱体制备VO₂(M)纳米粉体的方法研究较少，主要有中国专利CN 109336176 A公开了一种固相法大量制备金红石相二氧化钒纳米粉体的方法，该方法首先将五氧化二钒粉体球磨后与草酸均匀混合，而后进行低速球磨，烘干后再转移至球磨机中进行高速球磨得到前驱体，经煅烧得到VO₂(M)，再经高速球磨得到小粒度VO₂(M)粉体。该方法需四次球磨，制备过程繁琐。中国专利CN108975401A公开了一种掺杂二氧化钒纳米粉体的制备方法，该专利以偏钒酸铵为钒源，有机酸及其铵盐为还原剂，加入掺杂剂球磨0.5~5小时得到前驱体，然后在200~800℃温度下煅烧0.5~6 小时，得到VO₂(M)粉体。该方法仅需一次球磨，大大缩短了生产周期，但该方法所得样品粒径尺寸较大，颗粒分散性较差。

一种热分解球磨所得前驱体制备单斜相二氧化钒纳米粉体的制备方法，以V₂O₅为钒源，有机酸铵盐为还原剂，通过球磨制备前驱体，然后经退火热分解得到VO₂(M)纳米粉体。该方法所得前驱体与球磨罐粘黏性小，易于与设备分离，所得样品颗粒尺寸小、分散度高。

此外，如图1为2019年五氧化二钒与偏钒酸铵价格对比，通过对比两种钒源价格大体接近。（五氧化二钒年平均价格14.71万元/吨；偏钒酸铵年平均价格14.41万元/吨），但由表1可知，由于五氧化二钒分子式中含有两个钒原子，偏钒酸铵含有一个钒原子，所以每制备1吨二氧化钒所需成本，五氧化二钒显著小于偏钒酸铵。因此，一种热分解球磨所得前驱体制备单斜相二氧化钒纳米粉体的制备方法为工业化制备高质量、低成本VO₂提供了新方法。

表1

发明内容

本发明目的在于提供一种热分解球磨所得前驱体制备单斜相二氧化钒纳米粉体的制备方法，克服现有技术中存在的生产成本高，VO₂粉体制备粒径大，分散度差的问题

为了实现上述目的或者其他目的，本发明通过以下技术方案实现。

一种热分解球磨所得前驱体制备单斜相二氧化钒纳米粉体的制备方法，包括以下步骤：

1）将钒源、还原剂混合，得混合配料；