[發明專利]一種多孔層狀結構的金紅石相二氧化釩及其制備方法

有效

• 申請號: 201610810435.1
• 申請日: 2016-09-08
• 公開（公告）號: CN107804872B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 金平實;馬藝寧;李榮;紀士東;包山虎
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C01G31/02
• 分類號: C01G31/02
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優麗

本發明涉及一種多孔層狀結構的金紅石相二氧化釩及其制備方法，所述多孔層狀結構的金紅石相二氧化釩為單層多孔的單元結構或由所述單層多孔的單元結構堆積而成的多層結構，所述單層多孔的單元結構由顆粒狀氧化釩相互連接形成具有孔隙的層狀二維結構。本發明制備的多孔層狀結構的金紅石相二氧化釩是將納米空孔復合到納米粉體內部，使得多孔層狀結構的金紅石相二氧化釩材料在保證材料的太陽能調節效率不變的同時提高可見光透過率。

技術領域

本發明涉及一種金紅石相二氧化釩，具體涉及一種多孔層狀結構的金紅石相二氧化釩及其制備方法，屬于材料領域。

背景技術

由于世界能源消耗的持續增長，使人們對新型可再生能源的利用和新技術的發展產生了迫切的需求。二氧化碳和其他污染氣體的排放不僅對環境造成了污染，對人們的身體健康也造成了影響。因此，對能源的需求和利用成為了提高人們生活水平的因素之一，節能減排已經成為各國當前的首要任務。據估計，社會總能耗中有1/3以上為建筑能耗，因此推進建筑節能是節能減排、實現可持續發展的重點之一。由于建筑能耗中很大部分用于空調，空調能源中的一半以上通過窗戶與外界的熱交換流失，因此通過研制新型的智能節能窗，能有效地降低能耗，減少溫室氣體的排放，最終達到節能環保的目的。

目前，市場銷售的節能玻璃或者節能貼膜(簡稱節能窗)均屬于低發射率(Low～E)范疇，其特點是具有較高的可見光透過率和較低的遠紅外發射率(冬季隔熱)，可在實現隔熱保溫的同時，對太陽光中的紅外部分實行高遮斷(適合于炎熱地區)或高透過(適合于寒冷地區)。但其價格較高且不能隨外界環境溫度的變化對太陽光進行實時調控，屬于“被動響應”型，難以適應我國大多數冬冷夏熱的氣候環境。其他的“主動響應”型節能玻璃，例如電致變色玻璃、氣致變色玻璃，其結構復雜，造價昂貴，短期內很難普及。相比之下，而利用二氧化釩相變引起的巨大光學變化研制的熱致變色節能玻璃，由于能夠順應環境溫度變化實現光熱透反射自動調節，無需任何人工能源，被認為是最低碳環保的節能玻璃材料之一。

制備熱致變色智能玻璃有兩種方式，即采用大規模磁控濺射制備二氧化釩鍍膜玻璃的物理制備方式和采用納米技術預先用化學手段制備二氧化釩納米粉體，再將納米粉體通過化學涂敷等方式制備成為貼膜節能玻璃的化學制備方式。與前一種方式相比，后者由于設備簡單，普遍性強，價格低廉，易于大面積生產，和應用面廣的顯著優點，更容易為市場接受。但是，由于釩氧體系化合物種類繁多，僅二氧化釩組成就具有多種同質異構晶體結構，如何大規模合成金紅石相二氧化釩粉體一直是對科研生產的挑戰。目前合成金紅石相二氧化釩粉體主要分為兩種方法：一種是直接合成法。如專利(中國發明專利公開號CN102120615A)和文獻(Solar Energy Materials&Solar Cells 95(2011)3520)利用水熱法在260℃以上處理24小時一步合成金紅石相二氧化釩粉體。專利(中國發明專利公開號CN104724757A)通過溶劑熱反應在較低溫度下一步合成金紅石相二氧化釩粉體。另一種是先合成二氧化釩前驅體，然后再通過熱處理或水熱等手段合成金紅石相二氧化釩粉體。如專利(中國發明專利公開號CN101863511A)，先利用水熱法獲得B相VO₂粉體，再將上述粉體封裝在密閉的耐高溫的容器內，在350～1200℃范圍內退火，獲得到金紅石相二氧化釩粉體。如專利(中國發明專利公開號CN102120614)采用堿性試劑處理四價釩離子水溶液得到懸濁液前驅體，然后將懸濁液轉移至水熱反應釜，經水熱反應、干燥分離可制得所需二氧化釩粉體。如文獻(Materials Research Bulletin 40(2005)315)先利用水熱法合成(NH₄)_0.5V₂O₅納米線，再將上述粉體封裝在石英管內，在570℃下退火兩小時，獲得了VO₂納米線，并對其電學特性進行了表征，而并沒有應用在制備節能涂料、節能貼膜或節能玻璃等相關領域。