[發明專利]一種制備摻雜二氧化釩粉體材料的方法

無效

• 申請號: 200910010416.0
• 申請日: 2009-02-18
• 公開（公告）號: CN101481142A
• 公開（公告）日: 2009-07-15
• 發明（設計）人: 葉俊偉;寧桂玲;劉風娟;周莉;林源
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C01G31/02
• 分類號: C01G31/02
• 代理公司: 大連理工大學專利中心
• 代理人: 梅洪玉

技術領域

本發明屬于無機功能材料的生產制備領域，涉及到一種具有相變特性的摻 雜二氧化釩粉體材料的低成本制備方法。

背景技術

二氧化釩(VO₂)是一種具有相變特性的金屬氧化物，在68℃左右會發生 由低溫單斜相(M相)到高溫四方金紅石相(R相)的可逆相轉變，伴隨著這 種結構變化，其電導率、磁化率、光透過率、電阻率和反射率等物理性質會發 生突變，從而使VO₂在智能溫控薄膜、熱敏電阻材料、光電開關材料、紅外探 測材料、激光防護層等領域應用廣泛。為了拓寬VO₂應用領域和提高VO₂應用 性能，降低其相變溫度成為重要途徑之一。研究證明，通過原子摻雜方法可以 使VO₂的相變溫度有效降低甚至降低到室溫，鎢摻雜或者鉬摻雜降低相變溫度 效果是最明顯的。但是目前缺少低成本、有效摻雜且經濟實用的制備鎢摻雜、 鉬摻雜、鎢鉬共摻雜二氧化釩粉體材料的方法。

中國專利文獻CN101164900A公開了一種鎢摻雜納米VO₂粉體的制備工藝， 所述方法采取五氧化二釩(V₂O₅)、草酸、鹽酸、有機胺-甲酸為原料按照一定 順序和比例混合制備得到VOCl₂溶液，再將其滴加到白鎢酸與NH₄HNO₃的水溶 液中混合制備得到前驅體，通過對前驅體的超聲粉碎和熱解得到摻雜的VO₂粉 體。制備過程中要求嚴格控制前驅體制備溶液的pH在7～9范圍，選用有機胺 -甲酸聯合還原劑還原，整個制備過程要使用高純惰性氣體保護。中國專利文 獻CN1693211A公開了復合摻雜二氧化釩納米粉體材料及其制備方法，利用 V₂O₅和草酸為基本原料，選擇NH₄F、MoO₃、N₅H₃₇W₆O₂₄為摻雜原料制備了固 體草酸氧釩前驅體，再將草酸氧釩在真空條件下進行熱分解得到復合摻雜二氧 化釩納米粉體材料。從實踐結果來看，雖然可以制備摻雜二氧化釩粉體，但制 備的VO₂雜相比較多，很難得到純M相VO₂(A相、B相、M相和R相VO₂， 其中M相VO₂和R相VO₂發生可逆熱致相變)；摻雜原子不能有效摻雜到晶格 中，摻雜活性低，很難實現相變溫度可控；工藝步驟較繁瑣，能耗比較大，制 備成本偏高，同時也對環境和操作者的健康產生不良的影響。

發明內容

本發明提供一種摻雜原子進行有效晶格摻雜的VO₂粉體的制備方法，其工 藝過程簡單，能耗低，通過該方法可以有效降低VO₂的相變溫度，實現其更廣 泛的應用。

本發明的技術方案為：

將釩源、摻雜原料和助劑混合均勻，高溫熔融后倒入冷水中迅速水淬，形 成的凝膠經干燥熱處理后形成干凝膠，干凝膠研磨后在還原氣氛下熱還原，在 保護氣氛下經退火處理，實現恒溫晶相轉化后即可以得到具有相變性質的純M 相VO₂樣品。通過控制摻雜原料的摻雜量可以獲得具有不同相變溫度的VO₂粉 體。還原氣和保護氣可以循環使用。

制備時所用釩源和摻雜原料、助劑種類與配方比例、還原氣和保護氣組成 與比例、熱處理溫度和時間、退火溫度和時間如下：