[發明專利]一種二氧化釩納米多孔狀薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201310514118.1
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN103556168A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 許東芳;屈鈺琦;劉志甫;李永祥;何其莊
• 申請（專利權）人: 上海師范大學
• 主分類號: C25B1/00
• 分類號: C25B1/00;B82Y40/00
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 竺路玲

技術領域

本發明屬于化學功能材料領域，具體涉及一種二氧化釩納米多孔狀薄膜及其制備方法。

背景技術

二氧化釩具有優異的熱致相變特性，其相變溫度為68℃。隨著溫度變化它會發生半導體相與金屬相的相互轉變，同時伴隨光學、電學、磁學等性能的改變。二氧化釩應用其獨特的性能，主要是以薄膜的形式存在，而將薄膜進行多孔化的可控構筑，則可以充分提高它的容積率，增大其比表面積，從而適用于制備透光性更好地熱致變色薄膜，也可以應用于儲能材料領域，可用于制備氣敏元件、鋰電池陰極材料等。與化學組分相同的致密膜層相比，多孔狀結構薄膜具有更為優異的性能。

制備多孔狀薄膜通常采用水熱法，溶膠-凝膠法等。應用水熱法的制備工藝，如中國專利（公開號：CN102071409B），中國專利（公開號：CN101585552A）等。應用溶膠-凝膠法進行制備，如中國專利（公開號：CN10099893A），中國專利（公開號：CN10099893A）等。其中，溶膠-凝膠法工藝較為成熟，其制備過程通常采用模板劑來輔助實現。溶膠-凝膠法的突出特點在于薄膜物質的化學組成計量比容易控制，而且不需要特殊的大型儀器設備。但是應用這種方法，在制備過程中步驟復雜，工藝流程較長，在凝膠階段需要進行熱處理，而熱處理過程中容易出現制品的開裂。應用溶膠-凝膠法制備多孔薄膜的過程中還需要添加模板劑，因此后續需要高溫焙燒來脫除模板，但是在脫模過程中容易產生雜質的殘留，進而導致薄膜性能的惡化，而且模板劑多為有機試劑，對環境會造成一定危害，同時也會導致生產成本的升高。

因此，為了克服二氧化釩納米多孔薄膜制備過程中存在的不足，需要探索一種更簡便、高效的工藝方法。應用電化學沉積的方法，使離子從電解液中輸送到電極表面并放電，結晶過程電位越高，則晶核的形成幾率越大，因此通過調整電壓或電流強度等因素，可以實現對薄膜組成的控制。同時，通過對沉積電量的調節，還可以實現對薄膜厚度和表面形貌的有效地控制，避免了使用有機溶劑作為模板。應用電化學沉積的方法，還可以實現大面積成膜，而且適用于不同尺寸與規格的基板，有利于應用到批量化生產中。

發明內容

本發明的目的在于提供一種二氧化釩薄膜的制備方法及其應用，制備出二氧化釩納米多孔狀薄膜，并充分提高以其制備的熱致變色智能窗的透光率，以及將其更好地應用于儲能領域。

本發明采取的技術方案如下：

一種二氧化釩納米多孔狀薄膜的制備方法，包括如下步驟：

（1）前處理：將導電基板洗凈并烘干；

（2）沉積成膜：將導電基板置于二氧化釩鍍膜電解液中，與電極以間距為1-10cm距離平行放置，基板與電極間加載0.1-10V電壓，通電1-100分鐘；

（3）后處理：沉積結束后，在20-150℃溫度下將薄膜烘干20-60分鐘，最終得到二氧化釩納米多孔狀薄膜。

步驟（1）中，導電基板包括導電玻璃、鉑片、銀片、銅片、鋁片、鋅片、導電聚合物等。

所述二氧化釩鍍膜電解液以釩的四價化合物為溶質，醇類與去離子水按體積比0:1-10:1的混合液為溶劑，按照溶質摩爾濃度為0.001-10mol/L將溶質與溶劑攪拌20-60分鐘，超聲分散20-60分鐘，用pH調節劑調節pH至2.7-3.0，陳化48～96小時，得到鍍膜電解液。

所述醇類選自甲醇、乙醇、異丙醇中的一種或一種以上；

所述釩的四價化合物選自硫酸氧釩、硫化釩、四氯化釩、二氯氧化釩中的至少一種。

所述pH調節劑所用酸為鹽酸，乙酸等中的至少一種；所用堿為NaOH，氨水等中的至少一種。

上述工藝所得二氧化釩薄膜為納米多孔狀結構，且微孔由三維網絡形成，孔徑50～200nm。

與現有制備技術相比，本發明采用電化學沉積的方法，可在不同形貌、規格的導電襯底上直接沉積制備出形貌可控的二氧化釩薄膜，所得薄膜為多孔狀結構，孔洞均勻，成膜致密，有效地提升了薄膜材料的容積率，極大的提高了比表面積，從而使其適用于制備透光性更好地熱致變色薄膜，也可以很好地應用于儲能材料領域。本發明工藝簡單，反應條件溫和，可以實現大面積成膜，適用于不同規格、形貌的基板，適合廣泛推廣與應用。

附圖說明

圖1為實施例1所得到的二氧化釩納米多孔狀薄膜的XRD譜圖。

圖2為實施例1所得到的二氧化釩納米多孔狀薄膜的FESEM譜圖。

圖3為實施例1所得到的二氧化釩納米多孔狀薄膜的EDS譜圖。

具體實施方式