[發(fā)明專利]不同價態(tài)、晶型和形貌的釩氧化物的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410729339.5
• 申請日: 2014-12-03
• 公開（公告）號: CN104445402A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘靜;李明;羅媛媛;鐘莉;王強(qiáng);吳昊;李廣海
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號: C01G31/02
• 分類號: C01G31/02
• 代理公司: 合肥和瑞知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34118
• 代理人: 任崗生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種釩氧化物的制備方法，尤其是一種不同價態(tài)、晶型和形貌的釩氧化物的制備方法。

背景技術(shù)

釩的氧化物是多價態(tài)、多晶相的復(fù)雜體系；其中，二氧化釩的晶體多達(dá)10余種，主要包括A相、B相、C相、D相、M相、R相及水合物等結(jié)晶相。五氧化二釩和B相二氧化釩是很好的鋰電池陰極材料，M相二氧化釩是一種典型的相變化合物，可以應(yīng)用到建筑物的智能溫控玻璃、光電開關(guān)等領(lǐng)域。D相、B相二氧化釩都可以在惰性氣體中退火形成M相二氧化釩，二氧化釩都可以在空氣中退火形成五氧化二釩。粉體的尺寸、形貌均會對其性能產(chǎn)生影響。目前，釩氧化物常用的制備方法主要有水熱法和固相法，如中國發(fā)明專利申請CN?104071843?A于2014年10月1日公布的一種單分散的M相二氧化釩納米顆粒的制備方法。其公開的制備方法為水熱法，它先將五氧化二釩、二水合草酸和水相混合得到混合液，再向混和液中加入表面活性劑后攪拌至少2h，得到前驅(qū)體溶液，接著，先將前驅(qū)體溶液置于密閉狀態(tài)，于溫度為200～260℃下反應(yīng)至少1d，得到反應(yīng)液，再對反應(yīng)液依次進(jìn)行固液分離和洗滌的處理，得到正交二氧化釩粉體，之后，將正交二氧化釩粉體置于氮氣氣氛中，于300～600℃下退火至少0.5h，制得粒徑為60～80nm的產(chǎn)物。這種制備方法雖也能獲得顆粒狀的二氧化釩，卻也存在著欠缺之處，首先，不能獲得不同價態(tài)、晶型和形貌的釩氧化物；其次，向混和液中加入表面活性劑后需攪拌至少2h，前驅(qū)體溶液置于密閉狀態(tài)下需反應(yīng)至少1d，既費時，又耗能；再次，原料中的草酸易對環(huán)境造成不利的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為克服現(xiàn)有技術(shù)中的欠缺之處，提供一種省時、節(jié)能，綠色環(huán)保的不同價態(tài)、晶型和形貌的釩氧化物的制備方法。

為解決本發(fā)明的技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案為：不同價態(tài)、晶型和形貌的釩氧化物的制備方法采用水熱法，特別是完成步驟如下：

步驟1，先按照重量比為0.16～2.0:2.6～3.0:26～30.0的比例，將五氧化二釩、28～32wt％的雙氧水及去離子水混合，得到混合液，再向混合液中加入聚乙二醇，其中，聚乙二醇與混合液中的五氧化二釩的重量比為0～1.2：0.16～2.0，得到前驅(qū)體溶液；

步驟2，先將前驅(qū)體溶液置于密閉容器中，于180～220℃下反應(yīng)至少30min，得到反應(yīng)液，其中，密閉容器為聚四氟乙烯容器，加熱源為微波；再對反應(yīng)液依次進(jìn)行固液分離、洗滌和干燥的處理，制得不同價態(tài)、晶型和形貌的釩氧化物。

作為不同價態(tài)、晶型和形貌的釩氧化物的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)：

優(yōu)選地，聚乙二醇為聚乙二醇600(PEG600)。

優(yōu)選地，聚乙二醇與混合液中的五氧化二釩的重量比為0～0.2：0.16～2.0時，釩氧化物為α-V₂O₅納米線，其價態(tài)為5價、晶型為正交α相、空間群為Pmmn、形貌為直徑40nm、長度100μm的線形。

優(yōu)選地，聚乙二醇與混合液中的五氧化二釩的重量比為0.4～0.6：0.16～2.0時，釩氧化物為VO₂(D)納米顆粒，其價態(tài)為4價、晶型為單斜D相、空間群為P2/c、形貌為粒徑30～40nm的顆粒狀。

優(yōu)選地，聚乙二醇與混合液中的五氧化二釩的重量比為0.8～1.2：0.16～2.0時，釩氧化物為VO₂(B)納米棒，其價態(tài)為4價、晶型為單斜B相、空間群為C2/m、形貌為直徑60nm、長500nm的棒狀。

優(yōu)選地，固液分離處理為離心分離，其轉(zhuǎn)速為6000～8000r/min、時間為1～3min。

優(yōu)選地，洗滌處理為使用去離子水和乙醇對分離得到的固態(tài)物進(jìn)行2～3次的交替清洗，清洗時分離固態(tài)物為離心分離。

優(yōu)選地，干燥處理為將清洗后的固態(tài)物置于60～80℃下烘干8～10h。

相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是：

其一，對制得的目的產(chǎn)物分別使用掃描電鏡和X射線衍射儀進(jìn)行表征，由其結(jié)果可知，目的產(chǎn)物分別為價態(tài)為5價、晶型為正交α相、空間群為Pmmn、形貌為直徑40nm、長度100μm的α-V₂O₅納米線，或價態(tài)為4價、晶型為單斜D相、空間群為P2/c、形貌為粒徑30～40nm的VO₂(D)納米顆粒，或價態(tài)為4價、晶型為單斜B相、空間群為C2/m、形貌為直徑60nm、長500nm的VO₂(B)納米棒。