CN100384747C - 一种制备高纯二氧化钒微粒的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制备高纯二氧化钒微粒的方法，属于功能无机材料制备技术领域，特别涉及到高纯二氧化钒温度敏感相变材料的低成本快速制备方法。本发明的特征是：整个制备过程工艺简单，所用原料易得，反应时间短，没有废物排放，属于环保性技术；更重要的是，使纯相二氧化钒的生成条件更加温和、容易控制，颗粒的超细化工艺简化。本发明的效果和益处是在制造成本、产品性能和环境友好等方面都展现出显著的竞争优势和利润空间。

Description

一种制备高纯二氧化钒微粒的方法
技术领域
本发明属于功能无机材料制备技术领域，特别涉及到二氧化钒温度敏感相变材料的低成本快速制备方法。
背景技术
二氧化钒VO2是一种相变型金属氧化物，在温度Tc＝68℃时发生晶相转变，同时其电阻率和红外光透过率随之发生突变，因此在自动调节温度的智能窗、红外探测仪、激光防护层等领域得到广泛应用。但钒的氧化物众多，如：V2O3、VO2、V2O5等，其中只有VO2具有温敏相变功能。如何低成本制备纯相VO2一直是制约VO2应用的一个关键因素。目前制备VO2的方法有热分解法、化学沉淀法、溶胶-凝胶法和激光诱导气相沉积法等。对比发现，目前的方法要么工艺过程复杂，制备成本高；要么制备出的VO2相纯度低，常常含有不同价态的钒。针对这些问题，本发明提出一种实用的制备技术，使VO2产品相纯度达到100％、粒度在100nm-5祄之间；其原料易得、工艺路线简单，反应时间短、能耗低，具有工业化应用的价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种低成本制备二氧化钒粉体材料的方法，通过该方法可制备纯相二氧化钒粉体材料，从而满足国内外市场和高科技领域特殊需求。
本发明的技术方案是，以五氧化二钒和钒酸铵中的一种或两种物质为原料，将其与一种助剂一起研磨后放入气氛保护炉中，在常压下进行加热，通过控制升温速度、反应温度、保护气组分与流量、以及恒温时间等来控制产物相纯度和颗粒大小，经恒温转化后便得到纯净、松散的二氧化钒粉体；经简单研磨和颗粒分级便得到所需产品；保护气循环使用。
本发明的效果和益处是，整个制备过程没有废物排放，属于环保性技术；更重要的是，使得纯相二氧化钒的生成条件更加温和、容易控制，颗粒的超细化工艺简化。本发明在制造成本、产品性能和环境友好等方面都展现出显著的竞争优势和利润空间。
具体实施方式
以下结合技术方案详细叙述本发明的具体实施方式。
本发明中的高纯二氧化钒微粒制备方法，其特征在于制备时所用原料及助剂的种类与配方比例、保护气组成与配方比例、加热炉升温速率与反应温度、以及反应温度下恒温时间如下：
制备二氧化钒所用原料在五氧化二钒和钒酸铵中选取，原料是它们中的一种或二种的混合物；原料研磨助剂在C4以下的醇、酮、醚、酯或酸中选取，是它们中的一种或两种以上混合物；原料与助剂之间重量配比在100∶(0～100)范围内变化；保护气由还原性气体与惰性气体组成，其中惰性气体在氮气、氩气中选取，还原气体在氢气、氨气中选取；惰气与还原气的体积比在100∶(1～30)范围内变化，惰气的流量在40～400ml/min；加热炉升温速率为5～20℃/min；反应温度为400℃～680℃；反应温度下恒温时间为10分钟到2小时；其制备方法的工艺流程如下：
步骤1.将五氧化二钒和钒酸铵中的一种或二种的混合物与一种助剂混合并进行研磨，使其达到颗粒均匀的细粉或糊状物，研磨时间在10～30分钟；然后将其放入一坩埚中，并使料层厚度均匀；
步骤2.将步骤1中装有物料的坩埚放入带气氛保护的加热炉中，先通入保护气体，然后进行升温，达到反应温度后进行恒温，在该步骤中，保护气组成与流量、升温速率和反应恒温时间均在上面规定的范围内选取；
步骤3.在保护气体存在下让反应产物冷却到100℃以下，然后取出，进行简单研磨或气流粉碎、分级便得到纯相蓝黑色的二氧化钒超细粉体。
实施例1
取2g五氧化二钒、0.1～0.5g丙酮混合后进行研磨，研磨时间10～30分钟；然后将其放入一坩埚中，并使料层厚度均匀；将该坩埚放入带气氛保护的加热炉中，通入保护气体氮气和氨气[体积比为(15～30)∶1；保护气体氮气的流量为80～200ml/min]，然后进行升温，达到580～630℃后进行恒温20～40分钟；然后在保护气氛下降温，让反应产物冷却到100℃以下，最后取出并进行简单研磨，得到纯相蓝黑色二氧化钒超细粉体，粒度为100nm～2μm。
实施例2
首先取1g五氧化二钒与0.1～1g无水乙醇混合并进行研磨，使其形成糊状物，研磨时间10～20分钟，然后将其放入一坩埚中在一定气氛下进行升温，其中保护气氮与还原气氨的体积比为(20～40)∶1，气体流量为200～300ml/min；当温度达到450～530℃后进行恒温，恒温时间为70～120分钟；恒温结束后在气体保护下让反应产物冷却到100℃以下；最后取出，进行简单研磨、分级便得到纯相蓝黑色二氧化钒超细粉体，粒度为50nm～1μm.

Claims (1)

1.一种制备高纯二氧化钒微粒的方法，以五氧化二钒和钒酸铵中的一种或两种物质为原料，将其与一种助剂一起研磨后放入气氛保护炉中，在常压下进行加热，通过控制升温速度、反应温度、保护气组分与流量以及恒温时间来控制产物相纯度和颗粒大小，经恒温转化后得到纯净、松散的二氧化钒粉体；经研磨和颗粒分级得到所需产品；保护气循环使用；其特征是：制备二氧化钒所用原料在五氧化二钒和钒酸铵中选取，原料由它们中的一种或二种混合物组成；原料研磨助剂在C4以下的醇、酮、醚、酯或酸中选取，由它们中的一种或两种以上混合物组成；原料与助剂之间重量配比在100∶(0～100)范围内变化；保护气由还原性气体与惰性气体组成，其中惰性气体在氮气、氩气中选取，还原气体在氢气、氨气中选取；惰气与还原气的体积比在100∶(1～30)范围内变化，气体流量在40～400ml/min；加热炉升温速率为5～20℃/min；反应温度为400℃～680℃；反应温度下恒温时间为10分钟到2小时，其制备方法的工艺流程如下：
步骤1：将上述含钒的原料与一种助剂混合并进行研磨，使其达到颗粒均匀的细粉或糊状物，研磨时间在10～30分钟；然后将其放入坩埚中，并使料层厚度均匀；
步骤2：将步骤1中装有物料的坩埚放入带气氛保护的加热炉中，先通入保护气体，然后进行升温，达到反应温度后进行恒温，在该步骤中，保护气组成与流量、升温速率和反应恒温时间均在上面规定的范围内选取；
步骤3：在保护气体存在下让反应产物冷却到100℃以下，然后取出，进行研磨或气流粉碎、分级便得到纯相蓝黑色的二氧化钒超细粉体。
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