[發明專利]一種二氧化釩復合粉體及其制備方法

有效

• 申請號: 201210017918.8
• 申請日: 2012-01-19
• 公開（公告）號: CN103073942A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 羅宏杰;劉奕燎;高彥峰;蔡朝輝;林裕衛;曹傳祥;王少博;金平實
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所;佛山佛塑科技集團股份有限公司
• 主分類號: C09D7/12
• 分類號: C09D7/12;C09C1/00;C09C3/08;C09C3/10
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲

技術領域

本發明涉及化工領域及材料領域中的二氧化釩粉體及其制備方法，具體涉及有機改性智能二氧化釩復合粉體及其制備方法。本發明的產品可應用于制備智能節能涂層，也可用于玻璃以及外墻等隔熱場合。

背景技術

我國的建筑能耗已經占到社會總能耗的27.8％，其中采暖和空調的能耗占建筑總能耗的55％。在現代建筑物中，玻璃占外墻的面積比例越來越大，據測算通過玻璃窗進行的熱傳遞在冬夏季節分別占48％和71％。若采用空調調節室內溫度，制冷溫度提高2℃，制冷負荷減少約20％；制熱溫度調低2℃，制熱負荷減少約30％，通過在玻璃上貼上隔熱膜或涂布隔熱涂層可大幅減少能耗。

目前市面上的隔熱膜或涂層主要還是以阻隔紅外性能為主，不能響應環境變化，他們只有反射紅外光的功能，而在低溫下沒有透過紅外線的作用，不能起到智能調節室內外溫差的作用，需要尋找一種可智能調節太陽熱的材料，從而實現冬暖夏涼的作用。

二氧化釩材料具有一級相變特性，可感應環境溫度變化，智能響應這一變化實現對太陽光的波段選擇性透過或遮蔽。通常在環境溫度低于相變溫度時，含有二氧化釩的薄膜或涂層對太陽光中的可見光和中紅外光幾乎是完全通透的；當溫度超過二氧化釩的半導體-金屬相變溫度時，二氧化釩發生相變轉化為R相，此時材料可對中紅外光選擇性遮斷，達到透明(可見光透過)阻熱的目的。二氧化釩的半導體-金屬相變是熱誘導的可逆變化，其溫度開關效應可用來對中紅外線的通斷進行智能控制。利用二氧化釩在紅外光區高溫下的低透過和低溫下的高透過，可以制備完全智能的節能窗口系統。

光學計算表明(S.-Y.Li，a_G.A.Niklasson，and?C.G.Granqvist?Nanothermochromics：Calculations?for?VO₂?nanoparticles?in?dielectric?hosts?show?much?improved?luminous?transmittance?and?solar?energy?transmittance?modulation，JOURNAL?OF?APPLIED?PHYSICS?108，0635252010)若能將二氧化釩納米粉體分散于其他基質，如透明高分子，可在保留二氧化釩光學調控性能的基礎上，提高可見光透過率至實用水平，可對服役中的玻璃、墻面、以及車船等運輸工具的外表面進行節能改造。通過把二氧化釩材料做到納米尺寸并和有機改性材料復合可以制備一種智能溫控涂料，但由于納米粒子比表面積小和表面自由能高，粒子之間很容易發生團聚，這種特性決定了直接把二氧化釩納米粒子加入到涂料中，很難真正發揮納米材料的性能，而且容易發生團聚，影響涂層的光學性能和外觀，從而限制了材料在玻璃貼膜以及透明玻璃上的應用。如中國專利申請號200410051965中提到了一種二氧化釩智能溫控涂料，但其提到的二氧化釩粒子屬于未改性二氧化釩粒子，并未涉及粒子的前處理，特別是本發明提到的二氧化釩粒子進行前分散處理，特別是有機改性處理對于其分散性能和化學穩定性性能的提高。

中國專利申請號：200610117027.4提及一種二氧化釩懸浮液的制備方法，其中涉及二氧化釩粉體的分散處理，但其采用的是無機改性的方法，與本發明采取的有機改性方案制備二氧化釩復合粒子有本質的不同，且發明中采用酸性或堿性條件，會破壞二氧化釩的結構。

中國專利申請號：200980123044.0熱變色微粒子及其分散液和制造方法以及調光性涂料、調光性膜、調光性油墨中提及了調光性涂料微粒的表面處理，但其并未提出具體改性方法，且該發明處理的是二氧化鈦和二氧化釩復合粒子與本專利發明內容所涉及的二氧化釩復合粉體有本質的不同。

發明內容

應用二氧化釩粉體及二氧化釩粉體與其他物質復合制備薄膜，方法簡單，便于大規模操作，不但可以用于原有玻璃窗的節能化改造，并且可以涂覆在不同襯底上，擴大二氧化釩的應用性。但是二氧化釩粉體制備成二氧化釩薄膜及涂層時，對形貌和粒徑均有著特殊的要求，要求二氧化釩粉體具有優異的分散性能和化學穩定性。

在此，本發明提供一種二氧化釩復合粉體，包括化學組成為V_1-xM_xO₂的二氧化釩納米粉體，二氧化釩納米粉體表面接有機改性長鏈分子，其中M為摻雜元素，0≤x≤0.5。