[發明專利]一種二氧化釩及其摻雜粉體的制備方法

有效

• 申請號: 201110360377.4
• 申請日: 2011-11-15
• 公開（公告）號: CN102502824A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 黃馳;張依福;劉興海;樊美娟
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: C01G31/02
• 分類號: C01G31/02
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

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技術領域

本發明屬于無機功能材料的制備領域，尤其涉及一種二氧化釩及其摻雜粉體的制備方法。

背景技術

二氧化釩（VO₂）是一種典型的具有相變特性的金屬氧化物，其在68℃附近會發生低溫單斜相（M）和高溫四方金紅石相（R）的可逆相變，VO₂的相變溫度是目前所知具有此種相變特性的化合物中最接近室溫的。VO₂在相變前后，其電導率、電阻率、磁化率、光透過率和反射率等特性會發生突變，如其電導率在相變前后有5個數量級的突變；VO₂的這種相變特性使得VO₂在熱敏電阻材料、光電開關材料、智能窗材料、智能控溫材料、紅外探測材料、抗激光材料、光存儲材料等領域具有廣泛的應用前景。

VO₂的相變溫度在68?℃附近，與室溫25?℃還是具有一定差距，這樣導致其應用受到了一定限制。研究證明，通過摻雜W、Mo、F等原子可以降低VO₂的相變溫度，尤其是摻入高價的金屬W⁶⁺可顯著降低VO₂的相變溫度。目前關于摻雜VO₂的制備方法主要有兩大類：物理方法和化學方法。物理方法主要有：脈沖激光沉積法、物理氣相沉積法、磁控濺射法、激光誘導氣相沉積法等。但這類方法存在較多的缺點，如設備昂貴，工藝過程復雜，制備的產物少，能耗比很大，不適宜于工業生產與應用?；瘜W方法主要有：化學氣相沉積法、溶膠凝膠法（Sol-Gel）、熱分解法、化學沉淀法，水熱反應法等；在這些方法中，水熱反應法由于過程簡單、容易控制、可以適應大規模的生產而備受關注。到目前為止，只有兩種關于水熱法制備摻雜VO₂的報道：?Li,?J.曾報道^[1]利用偏釩酸銨與鎢酸銨混合，然后用乙酸調節pH為2-3，先制備出VO₂(B)?的摻雜粉體，然后轉化為VO₂(M)?的摻雜粉體，該方法對于pH的要求非常高，不利于大規模生長，且重復性較差；Cao,?C.?X.和Whittaker,?L.曾報道了^[2-3]利用V₂O₅、草酸、鎢酸進行高溫水熱反應7天制備出摻雜的單斜相VO₂(M)，該方法存在反應時間過長、對水熱釜要求嚴格、且摻雜劑在產物中分散不均勻等缺點。

涉及的參考文獻如下：

[1]?Li,?J.;?Liu,?C.?Y.;?Mao,?L.?J.,?The?character?of?W-doped?one-dimensional?VO₂(M)?[J].?Journal?of?Solid?State?Chemistry,?2009,?182(10):?2835-2839.

[2]?Cao,?C.?X.;?Gao,?Y.?F.;?Luo,?H.?J.,?Pure?Single-Crystal?Rutile?Vanadium?Dioxide?Powders:?Synthesis,?Mechanism?and?Phase-Transformation?Property?[J].?Journal?of?Physical?Chemistry?C,?2008,?112(48):?18810-18814.

[3]?Whittaker,?L.;?Wu,?T.?L.;?Patridge,?C.?J.;?Sambandamurthy,?G.;?Banerjee,?S.,?Distinctive?finite?size?effects?on?the?phase?diagram?and?metal-insulator?transitions?of?tungsten-doped?vanadium(IV)?oxide?[J].?Journal?of?Materials?Chemistry,?2011,?21(15):?5580-5592。

發明內容

本發明的目的在于提供一種工藝簡單、成本低廉、環境友好、易于控制、產率高、產量高、且適于大規模工業生產的二氧化釩及其摻雜粉體的制備方法，采用本發明方法所得產品具有純度高的優點。