[發明專利]一種二氧化鈦包覆三氧化鉬復合納米粉體及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 201710302031.6
• 申請日: 2017-05-02
• 公開（公告）號: CN108795406A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 金平實;李寧;包山虎;紀士東
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C09K9/00
• 分類號: C09K9/00;C03C17/23
• 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;熊子君

本發明涉及一種二氧化鈦包覆三氧化鉬復合納米粉體及其制備方法和用途，所述二氧化鈦包覆三氧化鉬復合納米粉體包括：結晶型三氧化鉬、以及包覆所述三氧化鉬的無定形氧化鈦。利用這種核殼結構的復雜的光學效應可獲得出更大的光學效果。

技術領域

本發明屬于無機納米材料領域，具體涉及一種二氧化鈦包覆三氧化鉬復合納米粉體及其制備方法和用途。

背景技術

據估計，建筑能耗一般占據了社會總能耗的三分之一，同時，建筑用能對世界溫室氣體排放的貢獻率高達25％，所以節能減排是世界節能的重中之重，而節能減排必須優先考慮建筑節能。資料顯示建筑能耗50％是通過玻璃窗進行的，玻璃窗是建筑和外界光熱交換的主要通道，因此實現建筑節能主要通過研制新型的智能節能窗，降低能耗，減少溫室氣體的排放，最終達到節能環保的目的。

目前出現的節能窗或者節能貼膜(簡稱節能窗)大致分為兩類，一類是光學性能固定的節能窗，以目前市場上的低發射率(Low-E)玻璃為代表，其優點是價格便宜，隔熱性能優越，應用最為廣泛，但缺點是不能因季節變化實現冬夏實時調節，難以適應我國大多數冬寒夏熱地區的需求。另一類則被稱為“智能型節能玻璃”，采用多種致變色材料以對各種物理刺激產生相應的光學變化，可適用于大部分冬暖夏熱地區，節能并且使室內環境更加舒適。智能節能玻璃分為電致變色、氣致變色、熱致變色和光致變色四種。電致變色材料需要施加電壓，結構復雜，制備工藝要求極高，造成價格昂貴；氣致變色需要通入氫氣才能實現雙向調節；熱致變色玻璃顏色欠缺美感；而利用三氧化鉬光照變色的性能能夠研制的光致變色節能窗，由于能夠順應四季光強變化實現光照透過率的自動調節，結構簡單，無需人工能源，有望成為下一屆低碳環保的節能玻璃材料之一。

制備光致變色智能玻璃有兩種方式，即采用大規模磁控濺射制備三氧化鉬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三氧化鉬納米粉體，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，由于三氧化鉬半導體自身能帶(在紫外光范圍)的限制，材料調光范圍和變色效率遠差于理想應用。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種在光致變色上性能和結構都較佳的納米顆粒和節能薄膜及其制備方法。

一方面，本發明提供一種氧化鈦包覆氧化鉬納米粉體，其包括：結晶型三氧化鉬、以及包覆所述三氧化鉬的無定形氧化鈦。

根據本發明，在三氧化鉬表面包覆一層能帶與三氧化鉬匹配的半導體金屬氧化物，兩種能帶匹配的半導體可以形成一種異質結結構，降低能帶寬度，擴大調光范圍，避免光生電子和空穴的再結合，提高光致變色效率，而且，利用二氧化鈦對三氧化鉬進行包覆可以進一步實現以下效果：1)由于氧化鈦作為光催化劑，其性能優異，表明它在光照情況下產生的光生電子和空穴比一般材料要多，這對提高三氧化鉬光致變色效率有絕對性的幫助；2)二氧化鈦性能穩定，包覆在外層，起保護內層的作用；3)三氧化鉬和二氧化鈦包覆，構成新的光學結構單元，類似設計多層膜獲得反射防止效果一樣。利用這種核殼結構的復雜的光學效應可獲得出更大的光學效果。

較佳地，所述三氧化鉬為納米棒、納米線、納米帶、納米片、或納米球，晶型為正交型或六方型；優選地，所述三氧化鉬為長短軸比≥6的棒狀結晶，短軸最大直徑≤1000nm，優選為500～1000納米，長軸長度在10微米以上，優選為40～100微米。

較佳地，所述氧化鈦的包覆厚度≤100nm，優選為5～100nm。

較佳地，所述氧化鈦均勻包覆所述三氧化鉬，其中包覆厚度的最厚處和最薄處相差不大于3倍。

另一方面，本發明提供上述氧化鈦包覆氧化鉬納米粉體的制備方法，包括以下步驟：