[發明專利]二氧化鈦-M相二氧化釩復合納米顆粒及其制備方法

無效

• 申請號: 201410283724.1
• 申請日: 2014-06-20
• 公開（公告）號: CN104045345A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 李登兵;李明;潘靜;吳昊;李廣海
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/46;C04B35/622;B01J13/02;B82Y30/00
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 任崗生

技術領域

本發明涉及一種復合納米顆粒及制備方法，尤其是一種二氧化鈦-M相二氧化釩復合納米顆粒及其制備方法。

背景技術

M相二氧化釩(VO₂(M))單晶在341k具有從單斜半導體相向四方金屬相轉變的特性。在相變附近，材料的光學性能和電學性能都會發生突變。在紅外波段，單斜相具有較高的透過性能，而四方相則有較高的反射特性。將VO₂(M)作為紅外調控材料，利用Mott相變前后VO₂在電學、光學方面的突變特性，在光電器件、紅外探測、智能窗、存儲器件等領域有很大的潛在應用價值。由此，人們為了獲得M相二氧化釩，作了一些嘗試和努力，如中國發明專利申請公開說明書CN1693212A于2005年11月9日公開的一種“二氧化釩納米粉體材料的制備方法”。該說明書中提及了一種摻Mo二氧化釩納米粉體材料的制備方法，其依次為前驅體的制備、前驅體的熱分解和粉體材料的退火處理；其中，前驅體的制備先以V₂O₅、草酸和MoO₃為原料，混合均勻后加熱至熔融狀(800～900℃)，再將熔體倒入水中后加入草酸并攪拌2～4h，蒸干后得到草酸氧釩前驅體，之后，先將草酸氧釩前驅體置于350～500℃、壓力為20～60Pa下保溫20～40min，得到摻Mo的二氧化釩納米粉體材料，再將摻Mo的二氧化釩納米粉體材料置于400～600℃、壓力為10～20Pa下退火1～4h后，將其置于相同的壓力下冷卻至室溫，得到粒度≤50nm的產物。這種制備方法雖獲得了顆粒狀的M相二氧化釩，卻也存在著不足之處，首先，產物的相變溫度雖由未摻雜的68℃降低到了30～35℃，卻仍不盡人意；其次，制備方法涉及多次的高溫加熱和抽真空，不僅過于繁瑣還消耗了過多的能源。

發明內容

本發明要解決的技術問題為克服現有技術中的不足之處，提供一種相變溫度在室溫附近、且具有良好紅外調控性能的二氧化鈦-M相二氧化釩復合納米顆粒。

本發明要解決的另一個技術問題為提供一種上述二氧化鈦-M相二氧化釩復合納米顆粒的制備方法。

為解決本發明的技術問題，所采用的技術方案為：二氧化鈦-M相二氧化釩復合納米顆粒包括M相二氧化釩，特別是，

所述復合納米顆粒由金紅石相二氧化鈦和M相二氧化釩組成，其中，

金紅石相二氧化鈦和M相二氧化釩的摩爾比為1：3～11，

復合納米顆粒的粒徑為20～150nm，

復合納米顆粒為核殼結構，其核為金紅石相二氧化鈦、殼為M相二氧化釩，殼在核的表面有外延生長；

所述作為核的金紅石相二氧化鈦的粒徑為10～15nm；

所述作為殼的M相二氧化釩的晶格中摻雜有鉬，所述晶格中摻雜有鉬的M相二氧化釩中的釩與鉬的原子百分比為88.77～96.26at％:3.74～11.23at％。

作為二氧化鈦-M相二氧化釩復合納米顆粒的進一步改進：

優選地，復合納米顆粒為單分散的納米顆粒。

較好的是，復合納米顆粒為球形。

為解決本發明的另一個技術問題，所采用的另一個技術方案為：上述二氧化鈦-M相二氧化釩復合納米顆粒的制備方法采用水熱法，特別是主要步驟如下：

步驟1，先按照摩爾比為0.5～1.5：1：80～200的比例將五氧化二釩(V₂O₅)、二水合草酸和水混合后，向其中加入鉬酸或鉬酸銨并攪拌，得到混合溶液，其中，混合溶液中的釩與鉬的原子百分比為88.77～96.26at％:3.74～11.23at％，再向混合溶液中加入金紅石相二氧化鈦后攪拌至少2h，得到前驅體混合液，其中，前驅體混合液中的金紅石相二氧化鈦和釩原子的摩爾比為1：1～15；

步驟2，先將前驅體混合液置于密閉狀態，于160～240℃下反應1～6d，得到懸濁狀的反應液，再對懸濁狀的反應液進行固液分離和洗滌的處理，制得二氧化鈦-M相二氧化釩復合納米顆粒。

作為二氧化鈦-M相二氧化釩復合納米顆粒的制備方法的進一步改進：

優選地，水為去離子水，或蒸餾水。

優選地，固液分離處理為離心分離，或過濾分離，或抽濾分離。

較好的是離心分離的轉速為10000～14000r/min、時間為2～6min。

優選地，洗滌處理為使用去離子水對離心分離后得到的固態物質進行3次的清洗。

相對于現有技術的有益效果是：