1.本发明涉及二氧化钒粉体制备方法领域，尤其是一种钨镧共掺杂二氧化钒粉体制备方法。


背景技术：

2.据统计，我国的建筑能耗约占社会总能耗的30％，降低建筑能耗对实现节能减排意义重大。随着当今社会对建筑美观和采光度的要求，玻璃门窗在建筑物结构中所占的比例很大。而玻璃门窗是建筑物与外界进行热量交换的主要渠道，因而，研究门窗玻璃节能技术是降低建筑能耗的关键。为此，科学家提出了热致变色智能窗的概念，能够实时感应环境的温度变化，实现对红外光透过率的动态调整，从而达到调节室内温度的作用。vo2作为目前研究最为广泛的一种热致变色材料，已经在智能窗领域得到广泛认可。
3.纯的vo2粉体发生相变的温度为68℃，是目前为止所知道的最接近室温的热致变色材料，发生相变时，vo2可从低温单斜型半导体m相-高温金红石型r相进行可逆转变，同时其光学、电学、磁学性质也会在近乎纳秒的时间内发生突变。为了更好的发挥vo2在智能控温窗中的应用，需要降低vo2的相变温度，使其能够在室温下发生相变，从而调节室内可见光-红外的透过率，达到节能环保的目的。通过国内外科学家对vo2的研究发现，离子掺杂可以有效调控vo2的相变温度，比如掺杂钨、钼、氟、铌、镧等元素可以降低vo2相变温度，但是目前对于单一元素掺杂研究的比较多，而多元素共掺杂研究的较少。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种相变温度明显降低且粉体粒径均一的钨镧共掺杂二氧化钒粉体制备方法。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：钨镧共掺杂二氧化钒粉体制备方法，包括如下步骤：a、配置浓度为0.1～1.5mol/l的四价钒盐溶液，按照钒盐与沉淀剂摩尔比为1：5～30称取沉淀剂，然后掺杂钨元素和镧元素，其中：按照钨元素的原子百分比范围为1～10at％，镧元素的原子百分比范围为1～10at％来称取掺杂剂，随后混合并搅拌充分溶解，得到混合液；b、量取所述混合液体加入至微波消解罐中，设置微波温度为100～200℃、时间为1～3h；c、待反应结束，将生成的沉淀用醇和纯水交替进行洗涤，真空干燥后，得到钨镧共掺杂二氧化钒粉末。
6.进一步的是，四价钒盐为二氯氧钒、草酸氧钒、硫酸氧钒、乙二醇氧钒或乙酰丙酮氧钒的其中一种。
7.进一步的是，沉淀剂为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、碳酸铵、碳酸氢铵或氨水的其中一种。
8.进一步的是，掺杂剂中钨元素的掺杂剂为钨酸钠、仲钨酸钠、钨酸铵或者仲钨酸铵。
9.进一步的是，掺杂剂中镧元素为氯化镧。
10.进一步的是，步骤c中，真空干燥温度为60℃。
11.进一步的是，混合液的体积小于或等于微波消解罐的体积的三分之二。
12.本发明的有益效果是：vo2的相变温度为68℃，为了更好的发挥vo2在智能控温窗中的应用，需要降低vo2的相变温度，使其能够在室温下发生相变，从而调节室内可见光-红外的透过率，达到节能环保的目的。本发明通过掺杂钨和镧元素来降低vo2的相变温度，其主要原理是在合成vo2的同时，掺杂的钨元素和镧元素通过反应固熔进入vo2的晶格之中，取代v原子的晶格位置，破坏已有的v-v极性键，形成晶格缺陷，从而达到降低vo2相变温度的目的。本发明尤其适用于二氧化钒粉体制备之中。
具体实施方式
13.钨镧共掺杂二氧化钒粉体制备方法，包括如下步骤：a、配置浓度为0.1～1.5mol/l的四价钒盐溶液，按照钒盐与沉淀剂摩尔比为1：5～30称取沉淀剂，然后掺杂钨元素和镧元素，其中：按照钨元素的原子百分比范围为1～10at％，镧元素的原子百分比范围为1～10at％来称取掺杂剂，随后混合并搅拌充分溶解，得到混合液；b、量取所述混合液体加入至微波消解罐中，设置微波温度为100～200℃、时间为1～3h；c、待反应结束，将生成的沉淀用醇和纯水交替进行洗涤，真空干燥后，得到钨镧共掺杂二氧化钒粉末。
14.本发明采用钨镧两种稀有金属共掺杂的方式，相对于单元素掺杂，钨镧两种稀有金属共掺杂能够更加有效降低相变温度。另外，本发明采用微波加热的方式，使得反应体系在很短的时间内被均匀加热，大大消除了温度梯度以及浓度偏析的影响，从而获得粒径均匀的超细粉体。采用本发明的方法所制得钨、镧共掺杂的二氧化钒纳米粉体，其相变温度明显降低、粉体粒径均一、且可以通过调节掺杂比例，调控相变温度，以便于更好的应用于智能温控薄膜等节能领域。同时，本方法耗时短，条件温和，大大提升了现有工艺效率。
15.为了获得更佳的产品品质，更好的实现对相变温度的调节，优选如下方案：四价钒盐为二氯氧钒、草酸氧钒、硫酸氧钒、乙二醇氧钒或乙酰丙酮氧钒的其中一种。优选沉淀剂为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、碳酸铵、碳酸氢铵或氨水的其中一种。其中，掺杂剂中优选钨元素的掺杂剂为钨酸钠、仲钨酸钠、钨酸铵或者仲钨酸铵。优选掺杂剂中镧元素为氯化镧。实际操作时，步骤c中，优选真空干燥温度为60℃。优选混合液的体积小于或等于微波消解罐的体积的三分之二。
16.实施例
17.实施例1
18.制备钨镧共掺杂二氧化钒纳米粉体。配制浓度为0.5m的草酸氧钒溶液，使用氢氧化钠作为沉淀剂，并按照摩尔比为1:5将氢氧化钠添加至硫酸氧钒溶液中，再分别按照原子百分比3at％和1at％加入钨酸钠和氯化镧，得到混合溶液。取一定量混合溶液，加入至微波消解罐中，体积不超过消解罐体积的三分之二，设置微波加热温度为100℃，反应时间1h，待反应结束后，冷却至室温，过滤得到黑色沉淀，用乙醇和去离子水交替洗涤3次，60℃下真空干燥3h，即可得到掺杂vo2粉体。相变温度为59℃。
19.实施例2
20.制备钨镧共掺杂二氧化钒纳米粉体。配制浓度为0.5m的硫酸氧钒溶液，使用碳酸钠作为沉淀剂，并按照摩尔比为1:5将碳酸钠添加至硫酸氧钒溶液中，再分别按照原子百分
比5at％和3at％加入钨酸钠和氯化镧，得到混合溶液。取一定量混合溶液，加入至微波消解罐中，体积不超过消解罐体积的三分之二，设置微波加热温度为100℃，反应时间1h，待反应结束后，冷却至室温，过滤得到黑色沉淀，用乙醇和去离子水交替洗涤3次，60℃下真空干燥3h，即可得到掺杂vo2粉体。相变温度为45℃。
21.实施例3
22.制备钨镧共掺杂二氧化钒纳米粉体。配制浓度为0.5m的二氯氧钒溶液，使用碳酸铵作为沉淀剂，并按照摩尔比为1:5将碳酸铵添加至硫酸氧钒溶液中，再分别按照原子百分比6at％和4at％加入钨酸钠和氯化镧，得到混合溶液。取一定量混合溶液，加入至微波消解罐中，体积不超过消解罐体积的三分之二，设置微波加热温度为100℃，反应时间1h，待反应结束后，冷却至室温，过滤得到黑色沉淀，用乙醇和去离子水交替洗涤3次，60℃下真空干燥3h，即可得到掺杂vo2粉体。相变温度为39℃。
23.通过上述的实验可以得出，本发明可以有效的降低相变温度，其技术优势十分明显，市场推广前景十分广阔。


技术特征：
1.钨镧共掺杂二氧化钒粉体制备方法，其特征在于，包括如下步骤：a、配置浓度为0.1～1.5mol/l的四价钒盐溶液，按照钒盐与沉淀剂摩尔比为1：5～30称取沉淀剂，然后掺杂钨元素和镧元素，其中：按照钨元素的原子百分比范围为1～10at％，镧元素的原子百分比范围为1～10at％来称取掺杂剂，随后混合并搅拌充分溶解，得到混合液；b、量取所述混合液体加入至微波消解罐中，设置微波温度为100～200℃、时间为1～3h；c、待反应结束，将生成的沉淀用醇和纯水交替进行洗涤，真空干燥后，得到钨镧共掺杂二氧化钒粉末。2.如权利要求1所述的钨镧共掺杂二氧化钒粉体制备方法，其特征在于：四价钒盐为二氯氧钒、草酸氧钒、硫酸氧钒、乙二醇氧钒或乙酰丙酮氧钒的其中一种。3.如权利要求1所述的钨镧共掺杂二氧化钒粉体制备方法，其特征在于：沉淀剂为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、碳酸铵、碳酸氢铵或氨水的其中一种。4.如权利要求1、2或3所述的钨镧共掺杂二氧化钒粉体制备方法，其特征在于：掺杂剂中钨元素的掺杂剂为钨酸钠、仲钨酸钠、钨酸铵或者仲钨酸铵。5.如权利要求1、2或3所述的钨镧共掺杂二氧化钒粉体制备方法，其特征在于：掺杂剂中镧元素为氯化镧。6.如权利要求1、2或3所述的钨镧共掺杂二氧化钒粉体制备方法，其特征在于：步骤c中，真空干燥温度为60℃。7.如权利要求1、2或3所述的钨镧共掺杂二氧化钒粉体制备方法，其特征在于：混合液的体积小于或等于微波消解罐的体积的三分之二。

技术总结
本发明涉及二氧化钒粉体制备方法领域，尤其是一种相变温度明显降低且粉体粒径均一的钨镧共掺杂二氧化钒粉体制备方法，包括如下步骤：a、配置浓度为0.1～1.5mol/L的四价钒盐溶液，按照钒盐与沉淀剂摩尔比为1：5～30称取沉淀剂，然后掺杂钨元素和镧元素，其中：按照钨元素的原子百分比范围为1～10at％，镧元素的原子百分比范围为1～10at％来称取掺杂剂，随后混合并搅拌充分溶解，得到混合液；b、量取所述混合液体加入至微波消解罐中，设置微波温度为100～200℃、时间为1～3h；c、待反应结束，将生成的沉淀用醇和纯水交替进行洗涤，真空干燥后，得到钨镧共掺杂二氧化钒粉末。本发明尤其适用于二氧化钒粉体制备之中。适用于二氧化钒粉体制备之中。


技术研发人员：文俊维 刘波 杨亚东 姚洁
受保护的技术使用者：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司
技术研发日：2021.11.09
技术公布日：2022/2/7