[发明专利]一种高性能氧化钨纳米粉体及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种高性能氧化钨纳米粉体及其制备方法和应用，所述氧化钨纳米粉体是结晶型氧化钨和非晶态氧化钨至少存在一种，所述氧化钨纳米粉体的结构式为WO_3‑x，其中x的范围是0≤x≤1，优选地，0.1＜x＜0.5。根据本发明，结晶型氧化钨和非晶态氧化钨共存，实现了界面增强效应。不仅有效地提高了光调节效率，并且可控的调控了光的调节范围。

技术领域

本发明属于无机纳米材料领域，具体涉及一种光致变色纳米粉体及其制备方法和应用。

背景技术

建筑能耗一般占据了社会总能耗的三分之一以上，同时，建筑用能对世界温室气体排放的“贡献率”高达25％，是温室气体减排的重点大户之一。玻璃窗作为建筑与外界进行光热交换的主要通道，资料表明，建筑能耗的50％是通过玻璃窗进行的；而建筑物外墙等的吸热也加剧了城市中心的热岛现象。所以，实现建筑节能将对减少建筑温室气体排放起着决定性作用。同样，汽车等移动体的窗户或外表面的节能化，也将对舒适与节能减排做出贡献。

目前，市场销售的节能玻璃或者节能贴膜(简称节能窗)均属于低发射率(Low-E)范畴，其特点是具有较高的可见光透过率和较低的远红外发射率(冬季隔热)，可在实现隔热保温的同时，对太阳光中的红外部分实行高遮断(适合于炎热地区)或高透过(适合于寒冷地区)。但是，由于低发射率节能窗光学性能固定，不能随环境变化实现冬夏双向调节，不适合冬暖夏热四季分明地区的应用。而最近出现的智能型节能玻璃，由于其光学性能可随外界环境或居住者的需要实现双向调节，能适用于大部分冬暖夏热地区，使居住空间更为舒适节能，被称作为下一代的玻璃产品。根据材料的致变色原理可分为电致变色、气致变色和热致变色等几种主要类型。顾名思义，电致变色材料需通过施加电压，气致变色材料需要通入氢气才能实现双向调节，而利用氧化钨光照反应引起的巨大光学变化研制的光致变色节能玻璃，由于能够顺应环境光照变化实现光热透反射自动调节，无需任何人工能源，被认为是最低碳环保的节能玻璃材料之一。

智能窗要求材料实现可透明且高的红外阻隔率。但是同时实现高的可见透过率(visible light transmittance,简称VLT)和高的近红外(near-infrared range,简称NIR)吸收是不易实现的。三氧化钨具有一个宽带隙(2.6eV)，所以对可见光和红外光都是透明的。通过减少氧含量或增加第三种元素，自由电子进入晶格，诱导金属态导电和强的近红外吸收。当阳离子嵌入晶格中形成钨青铜的结构时，氧化钨中氧原子的缺失导致晶格扭曲成Magneli结构。文献报道缺氧态氧化钨的烧结体，钠钨青铜的薄膜、单晶和压粉都表现出明显的近红外吸收(Manthiram,K.；Alivisatos,A.P.Tunable localized surfaceplasmon resonances in tungsten oxide nanocrystals.J Am Chem Soc 2012,134(9),3995-3998.，Takeda,H.；Adachi,K.Near Infrared Absorption of Tungsten OxideNanoparticle Dispersions.Journal of the American Ceramic Society 2007,90(12),0059-4061)。可是系统的调控缺氧态氧化钨纳米粉体实现自主选择性调控光致变色的报道较少。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种高性能氧化钨纳米粉体及其制备方法和应用，实现智能窗高可见光透过率，而对近红外区域有高的调节效率。

第一方面，本发明一实施形态提供了一种高性能氧化钨纳米粉体，所述氧化钨纳米粉体是结晶型氧化钨和非晶态氧化钨至少存在一种，所述氧化钨纳米粉体的结构式为WO3-x，其中x的范围是0≤x≤1，优选地，0.1＜x＜0.5。