[發(fā)明專利]水熱輔助均勻沉淀法制備二氧化釩粉體的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410085848.9
• 申請日: 2014-03-10
• 公開（公告）號: CN103880080A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 紀(jì)士東;李文靜;金平實
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C01G31/02
• 分類號: C01G31/02;B82Y40/00
• 代理公司: 上海瀚橋?qū)＠硎聞?wù)所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優(yōu)麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域中的二氧化釩粉體的制備，特別涉及通過水熱處理技術(shù)、均勻沉淀技術(shù)制備二氧化釩粉體，屬于節(jié)能環(huán)保新材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

由于全球資源的日益枯竭，節(jié)能減排已經(jīng)成為各國當(dāng)前的首要任務(wù)。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署2009年12月11日發(fā)表的一份報告稱：全球溫室氣體排放量中有1/3與建筑物耗能有關(guān)。我國是能耗大國，每年損耗的能源相當(dāng)于15億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中30%左右為建筑耗能，而建筑耗能中最嚴(yán)重的是通過玻璃產(chǎn)生的能量損失。一般建筑物的窗墻面積比為30-50%，大型建筑物的窗墻面積比高達(dá)50-70%，冬季通過窗戶產(chǎn)生的能量損失為58%，夏季高達(dá)73%，這使得通過玻璃產(chǎn)生的能量損耗占整個建筑能耗的50%。隨著中國城鎮(zhèn)化的發(fā)展，這一比例將持續(xù)增加。因此通過推進(jìn)建筑物節(jié)能，開發(fā)節(jié)能玻璃，有望大幅度降低溫室氣體排放和能耗，最終達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

現(xiàn)有的節(jié)能玻璃是以市面上銷售的低輻射玻璃（Low-E玻璃）為代表，其具有對可見光高透過及對中遠(yuǎn)紅外高反射的特性，保溫隔熱性能好，但其價格較高，不能隨外界環(huán)境溫度的變化對太陽光進(jìn)行實時調(diào)控，屬于“被動響應(yīng)”，難以適應(yīng)我國大多數(shù)冬冷夏熱的氣候環(huán)境。其他的“主動響應(yīng)”的節(jié)能玻璃，例如電致變色玻璃、氣致變色玻璃，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價昂貴，短期內(nèi)很難普及，因此急需開發(fā)一種智能溫控節(jié)能玻璃。

二氧化釩晶體在68℃發(fā)生由低溫單斜相（M相）到高溫金紅石相（R相）的可逆金屬半導(dǎo)體相轉(zhuǎn)變，相變前后其對太陽光中紅外部分光的透過率發(fā)生劇烈的變化，使其在智能溫控玻璃上具有較大的用處。

釩的氧化物是多價態(tài)、多晶相的復(fù)雜體系，其中二氧化釩的晶體結(jié)構(gòu)多達(dá)10余種，主要包括A相、B相、C相、M相、R相及水合物等結(jié)晶相。其中只有M/R相二氧化釩具有熱致變色的特性。相的純度以及粉體的顆粒大小、分散性均會對其熱致變色特性產(chǎn)生影響。

目前二氧化釩的應(yīng)用研究主要集中在薄膜制備上，常用的制備方法主要有磁控濺射、化學(xué)氣相沉積、脈沖激光沉積等，但這些方法存在著設(shè)備昂貴、工藝參數(shù)控制復(fù)雜、工藝穩(wěn)定性差、成膜面積小，不適合工業(yè)化批量生產(chǎn)等局限。而將具有智能溫控變色性能的二氧化釩粉體制成薄膜，粘貼或涂覆在玻璃上，可以對現(xiàn)有普通玻璃進(jìn)行節(jié)能改造，降低將現(xiàn)有玻璃全部替換成節(jié)能玻璃的高成本。在后者制備薄膜的方法中，單分散、高純度的納米粉體的制備是成膜的關(guān)鍵。

已有的M/R相二氧化釩粉體的制備方法有：中國專利CN1837061A公開的一種制備摻雜二氧化釩粉體方法，先利用沉淀法制備出前驅(qū)體，然后再對前驅(qū)體進(jìn)行高溫?zé)崽幚淼玫浇鸺t石相二氧化釩粉體；中國專利CN102502824A公開的一種二氧化釩及其摻雜粉體的制備方法，先利用水熱法制備出B相二氧化釩粉體，在高溫?zé)崽幚碇频肕/R相二氧化釩粉體；中國專利CN102120614A公開的利用水熱法制備M/R相二氧化釩粉體；以及美國專利US5427763公開的噴霧熱解法，美國專利US6682596公開的溶膠凝膠法等制備M/R相二氧化釩粉體的方法。但是這些方法均難以以高收率獲得單分散、高純度的納米粉體。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于二氧化釩粉體的廣泛應(yīng)用和工業(yè)化生產(chǎn)的需求，需要開發(fā)一種工藝簡單，成本低廉的制備方法。面對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種高收率地制備單分散、高純度的二氧化釩粉體的方法。

本發(fā)明人在此認(rèn)為，水熱反應(yīng)前，向體系中加入均勻沉淀劑，可以結(jié)合水熱法和均勻沉淀法的優(yōu)勢，對可以使水熱反應(yīng)更容易進(jìn)行是有利的。

在此，本發(fā)明提供一種水熱輔助均勻沉淀法制備二氧化釩粉體的方法，所述方法包括：

（1）在含四價釩離子的水溶液中加入均勻沉淀劑并攪拌均勻形成混合液；以及

（2）將所得的混合液轉(zhuǎn)入水熱釜中，于200～350℃保溫1～120小時進(jìn)行水熱反應(yīng)，經(jīng)冷卻、離心、洗滌、干燥，即制得二氧化釩粉體；

其中，所述均勻沉淀劑是能夠在步驟（2）的水熱反應(yīng)中緩慢水解產(chǎn)生沉淀離子的物質(zhì)，所述沉淀離子為氫氧根離子；

所述四價釩離子和所述均勻沉淀劑的摩爾比為1:5～2:1。