[发明专利]一种含有氧空位的二氧化钒材料的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种含有氧空位的二氧化钒材料的制备方法，将二氧化钒和硼氢化钠粉末加入到研钵中，充分研磨混合后，得到固体混合物；将固体混合物加入到冷水中，搅拌混合均匀，然后过滤，将滤渣进行清洗，干燥，得到含有氧空位的二氧化钒材料。该方法操作简单，反应条件温和，通过简单的研磨即得到含有氧空位的二氧化钒，且氧空位含量可通过调节二氧化钒与硼氢化钠比例来实现，同时，电子性质可以通过氧空位调节而进行有效调控。本发明制得的含有氧空位的二氧化钒的吸波性能大大提高，在微波器件、雷达隐身、电磁屏蔽等领域具有发展前景。

技术领域

本发明涉及一种含有氧空位的二氧化钒材料的制备方法，属于吸波材料技术领域。

背景技术：

二氧化钒是一种强关联电子体系二元氧化物，由于其内部电子、轨道、晶格和自旋的强相互作用，外界微小刺激引起的局部电子和晶体结构的变化即可引导二氧化钒发生绝缘-金属相变。常见的是热诱导二氧化钒相变，广泛应用于智能节能窗、温度器件等(Q.Haoet al,Adv Mater,2018,30,1705421；T.Chang et al,ACSAppl.Mater.Interfaces,2017,9,26029-26037)；电场诱导二氧化钒相变，可应用于电开关，电光调制器等器件(P Markovet al,ACS Photonics,2015,2,1175-1182)；光诱导二氧化钒相变，常应用于光储存，光晶体管等(I Balberg et al,J.Appl.Phys.1975,46,2111.)；应力也可改变二氧化钒晶格常数，从而改变其电子结构引发相变(C.Wu et al,J.Am.Chem.Soc.2011,133,13798-13801)。

近年来，大量的研究表明：引入氧空位是一种调节过渡金属氧化物光、电性质的重要途径。作为一种典型的过渡金属氧化物，二氧化钒通常呈现出有序晶体结构，氧空位等结构缺陷较少。制备含有氧空位的二氧化钒，不仅有望开发出具有新性质的二氧化钒实用化材料，而且还有助于拓展二氧化钒材料的应用范围，使其应用于光催化、智能窗口、电池、雷达隐身等技术领域。目前，制造氧空位主要是通过高温还原法(H₂、Mg、Al)(J.Wang et al,ACSAppl.Mater.Interfaces2012,4,4024-4030)、等离子体技术(G.Guo et al,ACSAppl.Energy Mater.2020,3,300-308)、激光处理法(YJ.Kwon et al,J.Mater.Chem.A,2019,7,27205-27211)等，但这些方法反应条件苛刻、常常涉及危险试剂处理等问题。最近，陈文星等将金属锂与金属氧化物粉末研磨，成功制备出表面富含氧空位的系列氧化物材料(Ou,G.,Xu,Y.,Wen,B.et al.Nat Commun 2018,9,1302)。但该方法需在手套箱中进行，对设备要求高，操作难度大大增加。

因此，开发一种操作简单、过程安全、反应条件温和的制备含有氧空位的二氧化钒方法是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含有氧空位的二氧化钒材料的制备方法，反应条件温和，安全系数较高。

技术方案

一种含有氧空位的二氧化钒材料的制备方法：

(1)将二氧化钒和硼氢化钠粉末加入到研钵中，充分研磨混合后，得到固体混合物；

(2)将固体混合物加入到冷水中，搅拌混合均匀，得到分散液；

(3)分散液过滤后，将得到的滤渣进行清洗，真空干燥，得到含有氧空位的二氧化钒材料。

进一步，步骤(1)中，所述二氧化钒和硼氢化钠的质量比为(100～1):1。

进一步，步骤(1)中，所述研磨混合的时间为20～60分钟，使硼氢化钠和二氧化钒充分反应，研磨过程使得二氧化钒从有序的纳米带结构变为无序的纳米带。

进一步，步骤(2)中，所述冷水的温度为0～30℃。