[發(fā)明專利]一種鎢、氧晶格點位存在替代式雜原子的鎢青銅及其制備方法和應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310419047.7
• 申請日: 2013-09-14
• 公開（公告）號: CN103449526A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設計）人: 康利濤;王錕;梁偉;高峰;李影;鄧加春;李培養(yǎng)
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C01G41/00
• 分類號: C01G41/00;C01G53/00;B82Y30/00;C09D7/12;C09D175/04;C09D133/00;C09D163/00;C09D167/08;C09D183/00
• 代理公司: 太原高欣科創(chuàng)專利代理事務所(普通合伙) 14109
• 代理人: 崔雪花

技術領域

本發(fā)明屬于化工領域與材料領域中的鎢青銅制備及其應用，特別涉及W、O晶格點位存在替代式雜原子的鎢青銅粉體，及其制備方法和應用。

背景技術

研究表明，溫帶地區(qū)每年接受的太陽光能量為1000?kWh/m²。對穿過建筑玻璃的太陽能量（即太原能攝入量）進行調制具有巨大的節(jié)能潛力（Granqvist,?C.?G.?(2007).?Solar?Energy?Materials?and?Solar?Cells?91(17):?1529-1598.）。就太陽能量的波長分布來看，太陽光中紫外光、可見光和紅外光分別占7%、50%和43%。透明隔熱材料可以選擇性地透過可見光，以保障視覺通透性和室內的自然采光，同時實現(xiàn)對紫外光和紅外光的遮蔽。將透明隔熱材料均勻涂覆于玻璃或塑料薄膜表面形成透明隔熱涂層，是實現(xiàn)建筑或汽車玻璃節(jié)能化的一種有效手段之一。

目前常用的透明隔熱材料為重摻雜的錫系或鋅系氧化物，如氧化銦錫（ITO）、氧化錫銻（ATO）、氧化鋅鋁（AZO）、氧化鍺鋁（GZO）等。上述材料均具有較寬的禁帶（約3.3?~?3.6?eV），因而可通過本征吸收來截止紫外光；而摻雜處理可以在材料中引入自由載流子，能過自由載流子與入射光的共振效應選擇性截止紅外線。由經(jīng)典的等離子共振模型可知，載流子與電場發(fā)生共振的頻率(等離子共振頻率，ωp)可由下式給出：

???????????????????????????????????????（1）

式中，N為載流子濃度、m*為電子有效質量、e為電子電荷，?_o和?_∞分別是自由空間和高頻介電常。由上式可知等離子共振頻率隨著載流子濃度（N）的提高而變大，即向短波方向移動。

跟據(jù)以上基本原理可知：一、減小材料的禁帶寬度可以有效提升其紫外光遮蔽性（紫外光除攜帶太陽能量外,還會引起皮膚疾病與皮具有損壞），但若禁帶寬度太小，則會影響可見光透光率（可見光波長380－780?nm）；二、提升材料中載流子濃度，可使等離子共振頻率由紅外光區(qū)向可見光區(qū)移動，提升材料對紅外光的遮蔽能力（見公式1）。鎢青銅（M_xWO₃）材料的禁帶寬度約為2.7eV，且其中具有可自由遷移的電子（一種載流子），是透明隔熱的適選材料之一。最近的研究（J.?Am.?Ceram.?Soc.,?2007,?90?(12):?4059-4061）表明，鎢青銅材料具有比ITO、ATO、AZO和GZO更為優(yōu)異的透明隔熱性能。

公開號為CN102320662A的中國專利申請公開了一種組成為Cs_0.2WO₃或Cs_0.32WO₃，粒度100?~?1300?nm的銫鎢青銅粉體及其制備方法。中國專利申請（公開號CN102277023A）公開了利用銫鎢青銅（Cs_xWO₃）制備的玻璃透明隔熱涂料，該涂層由銫鎢青銅粉體與成膜劑組成。而公開號為CN101848865A和CN102197076A的中國專利申請公開了一種含氫鎢青銅（或堿金屬鎢青銅）的粉末組合物形成的隔熱添加劑和吸熱添加劑，該粉末可以通過使鎢酸銨與氫氣在2500K或更高溫度下接觸而得到。另外，公開號為CN101784386A的中國專利申請公開了一種含有通式W_yO_z以及通式為M_xW_yO_z氧化鎢試劑的多層玻璃制品的夾層。但上述專利公開的限制在于，專利申請CN102320662A、CN102277023A、CN101848865A和CN102197076A所涉及的鎢青銅僅以嵌入雜質陽離子（即堿金屬陽離子或氫離子）作為施主提供電子，因而材料中電子濃度及其等離子共振頻率較低；而專利申請CN101784386A所涉及氧化鎢試劑完全沒有界定通式為M_xW_yO_z氧化鎢試劑中元素M在試劑的晶格點陣中所處位置，以及引入元素M后的技術效果。更為重要地，上述專利公開均沒有涉及到通過引入代替式雜原子調控鎢青銅粉體的禁帶寬度及其本征吸收邊，或者利用代替式雜原子作為施主調節(jié)等離子共振吸收邊的技術內容（堿金屬陽離子或氫離子為嵌入式雜質陽離子，而并非代替式雜原子）。