一种改性二氧化钒粉体及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改性二氧化钒粉体及制备方法，属于二氧化钒粉体领域。本发明专利技术所提供的制备改性二氧化钒粉体的方法，首先通过两步法制备结晶性良好的VO2，然后通过水浴改性提升其稳定性及增加表面的羟基数，最后再利用球磨在机械化学作用下使VO2接枝或吸附表面修饰剂，提升分散性及稳定性。通过本发明专利技术的方法所制备的VO2纳米粉体结晶性良好，能隔绝外部的空气和水分，增强其抗酸性、抗氧化性以及环境耐久性。耐久性。耐久性。

【技术实现步骤摘要】
一种改性二氧化钒粉体及制备方法


[0001]本专利技术涉及二氧化钒粉体领域，具体涉及一种改性二氧化钒粉体及制备方法。

技术介绍

[0002]二氧化钒(VO2)是一种具有热致变色性质的金属氧化物，当外界的环境温度高于其相转变温度(68℃)时，能够表现出一级可逆相变。它能够从低温半导体相转变成高温金属相，从而导致电学和光学性能的变化，对近红外光由高透过变为高反射，因此可以将其应用于智能窗领域，实现对近红外光的调控。
[0003]目前，VO2应用在智能窗上还存在一些局限性：相变温度高、红外屏蔽性能差、颜色不美观以及环境耐久性差等。研究人员通过掺杂元素(W、Nb等)、包覆以及与其他有机/无机材料复合等，均一定程度上改善了VO2的光学性能及相变特性。中国专利CN109294277A公开了一种表面改性二氧化钒及其制备方法，该专利将二氧化钒分散于乙醇中，滴加硅源，在水浴下反应后得到二氧化硅包覆的二氧化钒粉体，然后又将包覆后的粉体分散于溶剂中，加入硅烷偶联剂，最终得到表面改性的二氧化钒，通过此法提高了VO2的抗氧化性能，增强了VO2与有机材料的亲和性，使其易与聚合物复合，为有机无机材料的复合奠定了基础。通过包覆虽然提高了稳定性，但是实现均匀包覆比较困难，且过程繁琐、耗时长，因此有必要探索新的方法来提升VO2的分散性以及稳定性。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供一种改性二氧化钒粉体的制备方法，克服现有技术中所存在的制备过程繁琐、反应时间长、效率低、分散性差等缺陷。
[0005]为了实现上述目的或者其他目的，本专利技术提供了一种改性二氧化钒粉体的制备方法，主要通知以下技术方案实现。
[0006]一种改性二氧化钒粉体的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将钒源、还原剂混合均匀，得到混合配料；将混合配料加入到球磨装置中，加入研磨球进行球磨处理，得到前驱体；
[0008](2)将步骤(1)得到的前驱体在真空环境下煅烧处理，得到VO2粉体；
[0009](3)将步骤(2)获得的VO2粉体分散于溶剂中，超声使其分散均匀，加入表面修饰剂Ⅰ，在水浴中进行反应，反应结束后经离心、真空干燥后得到改性纳米粉体；
[0010](4)将步骤(3)获得的改性纳米粉体与助磨剂混合均匀，加入到球磨装置中，加入表面修饰剂Ⅱ，加入研磨球进行研磨处理，反应结束后经离心、干燥得到改性二氧化钒粉体。
[0011]进一步地，所述钒源选自V2O3、V2O5、VOSO4、NH4VO3中的一种或多种。
[0012]进一步地，所述还原剂选自葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、淀粉、纤维素中的一种或多种。
[0013]进一步地，所述钒源与还原剂的质量比为(3～60)：1。本专利技术中所使用的球磨装置可以是本领域内常规球磨装置。进一步地，研磨球为氧化锆研磨球。
[0014]本专利技术中所使用的研磨球粒径为0.2mm～5mm。
[0015]进一步地，步骤(1)中的球料比为(10～20)：1。
[0016]进一步地，步骤(1)中球磨处理时转速为200～400r/min，球磨时间为1h～5h。
[0017]进一步地，步骤(2)中煅烧处理温度为300℃～700℃，煅烧处理时升温速度为5～
[0018]10℃/min，保温时间为60min～360min。
[0019]进一步地，步骤(3)中，所述溶剂为去离子水。
[0020]进一步地，步骤(3)中所述溶剂与VO2粉体的质量比为(30～100)：1。
[0021]进一步地，步骤(3)中表面修饰剂Ⅰ选自抗坏血酸、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。
[0022]进一步地，步骤(3)中表面修饰剂Ⅰ与VO2粉体的质量比为(0.1～1)：1。
[0023]进一步地，步骤(3)中超声时间为0.5h～2h。优选地，水浴反应温度为40℃～90℃，反应时间为0.5h～4h。优选地，步骤(3)中水浴反应结束后进行离心处理。更优选地，离心速率为2000～12000r/min，时间为2min～15min。进一步地，步骤(3)中真空干燥温度为40℃～80℃，干燥时间为1h～10h。
[0024]进一步地，表面修饰剂Ⅱ选自3
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氨丙基三乙氧基硅烷、γ
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氨丙基三甲氧基硅烷、γ
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氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3
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巯丙基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。优选地，表面修饰剂Ⅱ选自3
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氨丙基三乙氧基硅烷。
[0025]进一步地，步骤(4)中表面修饰剂Ⅱ与改性纳米粉体质量比为(0.1～1)：1。
[0026]优选地，步骤(4)中所述助磨剂选自去离子水、甲醇、乙醇、异戊醇中的一种或多种。
[0027]进一步地，步骤(4)中所述助磨剂与改性纳米粉体的质量比为(10～20)：1。
[0028]进一步地，步骤(4)中球磨处理的球料比为(30～80)：1，研磨球粒径为0.2mm～5mm，球磨处理时转速为100～500r/min，球磨时间为0.5h～12h。
[0029]优选地，步骤(4)中反应结束后进行离心处理。更优选地，离心速率为2000～12000r/min，离心时间为2min～15min。离心结束后进行干燥。
[0030]进一步地，步骤(4)中干燥温度为40～70℃，时间为1h～12h。
[0031]本专利技术另一方面还保护了一种采用上述方法所制备的改性二氧化钒粉体。本专利技术的改性二氧化钒粉体粒径为30nm～60nm。
[0032]本专利技术所提供的制备改性二氧化钒粉体的方法，首先通过两步法制备结晶性良好的VO2粉体，然后通过水浴改性提升其稳定性及增加表面的羟基数，最后再利用球磨在机械化学作用下使VO2接枝或吸附表面修饰剂，通过二次改性提升分散性及稳定性。通过本专利技术的方法所制备的VO2纳米粉体结晶性良好，能隔绝外部的空气和水分，增强其抗酸性、抗氧化性以及环境耐久性。而且在不掺杂元素的情况下降低了VO2的相变温度，其次经过表面修饰剂Ⅱ改性后的粉体表面带有了正电荷，有利于后期与其他材料进行复合，扩大了VO2的研究领域，提升性能。此外，通过改性增强了VO2在水中以及乙醇中的分散性，将其制成薄膜
后，光学性能优异。本专利技术制备工艺简单、成本低廉、安全无污染，利于大规模生产应用。
附图说明
[0033]图1为本专利技术实施例1
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4制备的改性二氧化钒粉体的粉末X射线衍射(XRD)图。
[0034]图2为本专利技术实施例1和对比例2制得的纳米粉体的粉末X射线衍射(XRD)图。
[0035]图3为本专利技术实施例1
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4和对比例1制得的改本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性二氧化钒粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将钒源、还原剂混合均匀，得到混合配料；将混合配料加入到球磨装置中，加入研磨球进行球磨处理，得到前驱体；(2)将步骤(1)得到的前驱体在真空环境下煅烧处理，得到VO2粉体；(3)将步骤(2)获得的VO2粉体分散于溶剂中，超声使其分散均匀，加入表面修饰剂Ⅰ，在水浴中进行反应，反应结束后经离心、真空干燥后得到改性纳米粉体；(4)将步骤(3)获得的改性纳米粉体与助磨剂混合均匀，加入到球磨装置中，加入表面修饰剂Ⅱ，加入研磨球进行研磨处理，反应结束后经离心、干燥得到改性二氧化钒粉体。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钒源与还原剂的质量比为(3～60)：1。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中球料比为(10～20)：1。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下技术特征的一项或多项：步骤(1)中球磨处理时转速为200～400r/min，球磨时间为1h～5h；步骤(2)中煅烧处理温度为300℃～700℃，煅烧处理时升温速度为5～10℃/min，保温时间为60min～360m...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋绪川，刘桐垚，赵尚武，任志宽，江伟，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：