CN100421844C - 一种二氧化钒粉末的制备方法 - Google Patents

一种二氧化钒粉末的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN100421844C
CN100421844C CNB2006101254354A CN200610125435A CN100421844C CN 100421844 C CN100421844 C CN 100421844C CN B2006101254354 A CNB2006101254354 A CN B2006101254354A CN 200610125435 A CN200610125435 A CN 200610125435A CN 100421844 C CN100421844 C CN 100421844C
Authority
CN
China
Prior art keywords
vanadium dioxide
dioxide powder
preparation
powder
powder according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2006101254354A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1986125A (zh
Inventor
黄驰
刘兴海
易生平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhangjiagang Churen New Material Technology Co., Ltd.
Original Assignee
Wuhan University WHU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University WHU filed Critical Wuhan University WHU
Priority to CNB2006101254354A priority Critical patent/CN100421844C/zh
Publication of CN1986125A publication Critical patent/CN1986125A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100421844C publication Critical patent/CN100421844C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

本发明提供了一种制备二氧化钒粉末的方法，将原料五氧化二钒粉末分散到足量的有机溶剂中后加入到反应器中，升温至140-190℃，在0.05～10MPa的压强下保持2～24小时，自然降温出料，经过去离子水和无水乙醇洗涤，真空干燥即得二氧化钒粉末，该粉末在惰性气体保护下于300～800℃的温度下煅烧1～12小时，即可得到晶化的二氧化钒。该方法具有原料简单，所用溶剂为常见有机溶剂，价格低廉，反应温度低，合成路线短，操作工艺简单，环境污染小等特点。

Description

一种二氧化钒粉末的制备方法
技术领域
本发明涉及一种二氧化钒粉末的制备方法，属于无机化学技术领域，也属于功能材料技术领域。
背景技术
二氧化钒(VO2)是一种热致变色材料，在常温下为蓝黑色粉末。二氧化钒的相变与温度有关，在68℃附近，发生从半导体相到金属相转变，电阻率突变达4-5个数量级。当温度低于68℃时，呈单斜晶系结构，温度高于68℃时，呈四方晶系结构，即在68℃发生热诱导的可逆半导体-金属相变。由于晶系结构的变化，二氧化钒的光电性能发生了很大的变化，而且相变迅速，使得二氧化钒成为一种有广泛应用前景的光电转换材料、热敏电阻材料、光存储材料、激光保护和智能窗户材料等方面。因此，对VO2及其制备方法的研究具有十分重要的的价值。
目前VO2的制备方法主要有以下几种，下面我们将对这几种方法及其各自存在的不足之处逐一进行概述和分析。
Kimizuka在CO2气氛中用白金坩锅加热V2O5到1227℃，保持3天获得VO2粉末(Solid State Chem.，1974(9)：p.69.)。这一方法主要缺点是能耗大，效率低。
专利CN1522965报道，钒氧化合物粉末与阳离子表面活性剂按2∶1(摩尔比)，在无水乙醇介质中磁力搅拌1h，加H2O，搅拌陈化48h，移入反应釜，在180℃水热反应6-8天，洗涤干燥即得VO2粉末。该方法的主要缺点所得产物为亚稳态的VO2(B)，该产物的相转变温度较高，限制其应用；同时该路线反应时间较长，不利于工业化。
专利CN200510020790.0报道前驱体的制备以V2O5和草酸为原料，V2O5与草酸的重量比为1∶1～3；将所述配比的V2O5和草酸放入反应容器并加水在40～70℃进行搅拌，直到V2O5和草酸的还原反应完成为止，将所获溶液蒸干即得到固体草酸氧钒前驱体；将前驱体在真空条件下以3～10℃/min的速度加热到350℃～500℃，保温20～40分钟后关闭加热炉电源，保持炉内的真空度，让分解产物冷却至室温即可获得二氧化钒粉体材料。该方法的主要缺点是草酸的还原性强，容易产生低价的钒氧化物，从而导致所制备的VO2粉末不纯，且反应路线较长。
WO9615068报道了一种二氧化钒微粒的制备方法，该方法的主要技术包括：将(NH4)2V6O16快速升温(200-300℃/min)至400-650℃，并将热解产生的NH3保持在微压，如大约66.7Pa条件下与反应介质接触30-120min，再将热解后得到的VO2在惰性气体保护下，600℃退火处理1h，之后，将其在惰性气体保护下，冷却至120℃以下，冷却时降温速率150-250℃/min，即可得到具有热致相变特性的VO2粉末。该方案的主要缺点是要控制前驱体中铵的含量才能获得二氧化钒，因此控制工艺复杂，且反应温度较高和反应路线较长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能在较温和条件下制备二氧化钒粉末VO2(M)的方法，该方法具有反应路线短、反应温度低、操作工艺简单、晶化完全等特点。
实现本发明目的的具体技术方案为：将原料五氧化二钒粉末分散到足量有机溶剂中后加入到反应器中，升温至140-190℃，在0.05～10MPa的压强下保持2～24小时，自然降温出料，经过去离子水和无水乙醇洗涤，于真空干燥即得二氧化钒粉末，其中所用的有机溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、正己醇中的一种或者两种或两种以上上述醇类的混合溶剂，所用反应器为高压釜或耐压管式反应器。
且本发明提供的技术方案中，还原反应时的压强为0.05-10Mpa，其中以1～8Mpa为好；反应温度为140-190℃；其中以160-180℃为好；反应时间为2-24h，其中以4～12h为好。
而且将所得二氧化钒粉末在惰性气体保护于300～800℃的温度下煅烧1～12小时，即得到晶化的二氧化钒粉末，其中所用的惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种或者两种或两种以上上述气体的混合物。其中煅烧温度以450～650℃为好；煅烧时间以3～5h为好。
从上述技术方案可知与现有技术相比较，本发明方法具有的优点是：
(1)原料简单，仅需五氧化二钒粉末，所用溶剂为常见有机溶剂，价格低廉；
(2)反应路线短，仅有分散、升温、保持、降温出料、洗涤干燥这些步骤即可制得；
(3)反应温度较低，只需在140-190℃之间反应即可；
(4)操作工艺简单，环境污染小；
用本发明方法制备的二氧化钒粉末在接近室温处具有光电突变的性质，因此在智能控温材料、光电开关、红外辐射探测器、抗激光等方面具有潜在应用价值。
附图说明
图1、图2、图3、图4分别为以甲醇、乙醇、己醇、甲醇和异丙醇的混合物为溶剂得到的VO2粉末的XRD图谱；
图5、图6、图7分别为反应温度为140℃、160℃和180℃得到的VO2粉末的XRD图谱；
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
将0.90克V2O5粉末分散到40mL甲醇中，然后转移到高压釜或耐压管式反应器中，密封好后逐步升温到180℃，此时压强为2.8Mpa。在此条件下保持6h。关闭加热，自然降温出料，经过去离子水和无水乙醇洗涤，60℃真空干燥即得二氧化钒粉末，得到0.7962g黑色VO2粉末。在氮气保护下，取一定质量的上述黑色粉末在500℃煅烧3h，所得黑色粉末的XRD谱图见附图1。从附图1可以看出：所得产品为晶化的VO2(M)。
实施例2
将0.90克V2O5粉末分散到40mL乙醇中，然后转移到高压釜中，密封好后逐步升温到180℃，此时压强为2.00Mpa。在此条件下保持6h。关闭加热，自然降温出料，经过去离子水和无水乙醇洗涤，60℃真空干燥即得二氧化钒粉末，得到0.2107g黑色VO2粉末。在氮气保护下，取一定质量的上述黑色粉末在500℃煅烧3h，所得黑色粉末的XRD谱图见附图2。从附图1可以看出：所得产品为晶化的VO2(M)。
实施例3
将0.90克V2O5粉末分散到40mL己醇中，然后转移到高压釜中，密封好后
逐步升温到180℃，此时压强为0.10Mpa。在此条件下保持6h。关闭加热，自然降温出料，经过去离子水和无水乙醇洗涤，60℃真空干燥即得二氧化钒粉末，得到0.3783g黑色VO2粉末。在氮气保护下，取一定质量的上述黑色粉末在500℃煅烧3h，所得黑色粉末的XRD谱图见附图3。从附图3可以看出：所得产品为晶化的VO2(M)。
实施例4
将0.90克V2O5粉末分散到40mL甲醇和异丙醇混合物中，然后转移到高压釜中，密封好后逐步升温到180℃，此时压强为2.20Mpa。在此条件下保持6h。关闭加热，自然降温出料，经过去离子水和无水乙醇洗涤，60℃真空干燥即得二氧化钒粉末，得到0.6678g黑色VO2粉末。在氮气保护下，取一定质量的上述黑色粉末在500℃煅烧3h，所得黑色粉末的XRD谱图见附图4。从附图4可以看出：所得产品为晶化的VO2(M)。
实施例5
将0.90克V2O5粉末分散到40mL乙醇中，然后转移到高压釜中，密封好后逐步升温到140℃，此时压强为0.05Mpa。在此条件下保持24h。关闭加热，自然降温出料，经过去离子水和无水乙醇洗涤，60℃真空干燥即得二氧化钒粉末，得到0.2107g黑色VO2粉末。在氮气保护下，取一定质量的上述黑色粉末在800℃煅烧12h，所得黑色粉末的XRD谱图见附图5。从附图5可以看出：所得产品为晶化的VO2(M)。
实施例6
将0.90克V2O5粉末分散到40mL乙醇中，然后转移到高压釜中，密封好后逐步升温到160℃，此时压强为1.40Mpa。在此条件下保持6h。关闭加热，自然降温出料，经过去离子水和无水乙醇洗涤，60℃真空干燥即得二氧化钒粉末，得到0.6755g黑色VO2粉末。在氮气保护下，取一定质量的上述黑色粉末在600℃煅烧5h，所得黑色粉末的XRD谱图见附图6。从附图6可以看出：所得产品为晶化的VO2(M)。
实施例7
将0.90克V2O5粉末分散到40mL乙醇中，然后转移到高压釜中，密封好后逐步升温到180℃，此时压强为2.30Mpa。在此条件下保持6h。关闭加热，自然降温出料，经过去离子水和无水乙醇洗涤，60℃真空干燥即得二氧化钒粉末，得到0.6918g黑色VO2粉末。在氮气保护下，取一定质量的上述黑色粉末在450℃煅烧3h，所得黑色粉末的XRD谱图见附图7。从附图7可以看出：所得产品为VO2(M)。
实施例8
将0.90克V2O5粉末分散到40mL乙醇中，然后转移到高压釜中，密封好后逐步升温到190℃，此时压强为2.00Mpa。在此条件下保持18h。关闭加热，自然降温出料，经过去离子水和无水乙醇洗涤，60℃真空干燥即得二氧化钒粉末，得到0.6918g黑色VO2粉末。在氮气保护下，取一定质量的上述黑色粉末在300℃煅烧1h，得到VO2(M)产品。
通过大量实验发现，本发明提供的技术方案中反应温度、反应时间、反应压强、煅烧温度、煅烧时间对所得VO2粉末产物的产率均有一定的影响，其中反应温度是最主要的影响因素。当反应温度在160-180℃、反应时间在4～12h、反应压强在1～8MPa、煅烧温度在450～650℃、煅烧时间在3～5h之间时，所得产物的产率较高。

Claims (8)

1. 一种二氧化钒粉末的制备方法，其特征在于采用如下具体步骤：将原料五氧化二钒粉末分散到足量有机溶剂中后加入到反应器中，升温至140-190℃，在0.05～10MPa的压强下保持2～24小时，自然降温出料，经过去离子水和无水乙醇洗涤，真空干燥即得二氧化钒粉末，其中所用的有机溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、正己醇中的一种或者两种或两种以上上述醇类的混合溶剂。
2. 根据权利要求1所述的二氧化钒粉末的制备方法，其特征在于：所用反应器为高压釜或耐压管式反应器。
3. 根据权利要求1所述的二氧化钒粉末的制备方法，其特征在于：反应中的压强为1～8MPa。
4. 根据权利要求1所述的二氧化钒粉末的制备方法，其特征在于：反应温度为160～180℃。
5. 根据权利要求1所述的二氧化钒粉末的制备方法，其特征在于：反应时间为4～12小时。
6. 根据权利要求1所述的二氧化钒粉末的制备方法，其特征在于：将所得二氧化钒粉末在惰性气体保护于300～800℃的温度下煅烧1～12小时，即得到品化的二氧化钒粉末，其中所用的惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种或者两种或两种以上上述气体的混合物。
7. 根据权利要求6所述的二氧化钒粉末的制备方法，其特征在于：煅烧温度为450～650℃。
8. 根据权利要求6所述的二氧化钒粉末的制备方法，其特征在于：煅烧时间为3～5小时。
CNB2006101254354A 2006-12-11 2006-12-11 一种二氧化钒粉末的制备方法 Expired - Fee Related CN100421844C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006101254354A CN100421844C (zh) 2006-12-11 2006-12-11 一种二氧化钒粉末的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006101254354A CN100421844C (zh) 2006-12-11 2006-12-11 一种二氧化钒粉末的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1986125A CN1986125A (zh) 2007-06-27
CN100421844C true CN100421844C (zh) 2008-10-01

Family

ID=38183140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2006101254354A Expired - Fee Related CN100421844C (zh) 2006-12-11 2006-12-11 一种二氧化钒粉末的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100421844C (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101880060B (zh) * 2010-07-14 2013-12-18 中国科学技术大学 快速制备单斜相vo2的方法
CN101955751A (zh) * 2010-10-15 2011-01-26 华东师范大学 一种杨桃状vo2组成的多孔纳米板相变材料及其制备方法
CN102020314B (zh) * 2010-12-30 2012-08-15 沈阳化工大学 一种二氧化钒粉体的制备方法
CN103420419A (zh) * 2013-05-07 2013-12-04 南京航空航天大学 水热高温混合合成二氧化钒粉体的方法
CN107579211B (zh) * 2017-07-25 2020-07-17 中南大学 锂离子电池负极材料VO2/CNTs微球的制备方法
CN111863526A (zh) * 2019-04-30 2020-10-30 中国科学技术大学 温控开关
CN113353982A (zh) * 2021-07-12 2021-09-07 陕西金诚杰出钒业有限责任公司 一种制备高纯二氧化钒的方法
CN114656024B (zh) * 2022-02-15 2023-08-18 鞍钢集团北京研究院有限公司 有机废水的处理方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3378350A (en) * 1964-06-02 1968-04-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method for growing single crystals of vanadium dioxide
US4957725A (en) * 1988-07-05 1990-09-18 The Johns Hopkins University Vanadium dioxide formed by the sol-gel process
US5427763A (en) * 1994-04-15 1995-06-27 Mcdonnel Douglas Corp. Method for making vanadium dioxide powders
CN1162949A (zh) * 1994-11-09 1997-10-22 杰夫科油漆公司 二氧化钒微粒及其制法和用作表面涂层的用途
CN1279211A (zh) * 2000-08-04 2001-01-10 中山大学 二氧化钒纳米粉体和纳米陶瓷的制备方法
CN1693212A (zh) * 2005-04-25 2005-11-09 四川大学 二氧化钒纳米粉体材料的制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3378350A (en) * 1964-06-02 1968-04-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method for growing single crystals of vanadium dioxide
US4957725A (en) * 1988-07-05 1990-09-18 The Johns Hopkins University Vanadium dioxide formed by the sol-gel process
US5427763A (en) * 1994-04-15 1995-06-27 Mcdonnel Douglas Corp. Method for making vanadium dioxide powders
CN1162949A (zh) * 1994-11-09 1997-10-22 杰夫科油漆公司 二氧化钒微粒及其制法和用作表面涂层的用途
CN1279211A (zh) * 2000-08-04 2001-01-10 中山大学 二氧化钒纳米粉体和纳米陶瓷的制备方法
CN1125780C (zh) * 2000-08-04 2003-10-29 中山大学 二氧化钒纳米粉体及其掺杂物纳米粉体的制备方法
CN1693212A (zh) * 2005-04-25 2005-11-09 四川大学 二氧化钒纳米粉体材料的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1986125A (zh) 2007-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100421844C (zh) 一种二氧化钒粉末的制备方法
CN101481142B (zh) 一种制备掺杂二氧化钒粉体材料的方法
Su et al. Effect of Ca2+ and Mn2+ ions on the radiation properties of LaAlO3
CN110963530B (zh) 一种钽酸钇粉体的制备方法
CN102924083B (zh) 一种碳化锆陶瓷粉体的制备方法
CN106084902B (zh) 一种高红外辐射粉体及其制备方法
CN113443654B (zh) 一种具有电磁波调控功能的稀土掺杂尖晶石材料及其制备
CN110921705A (zh) 一种基于溶剂热法的钽酸钇粉体制备方法
CN102390856B (zh) 一种低温制备高稳定性γ相纳米硫化镧粉体的方法
CN105198231A (zh) 一种二氧化钒薄膜的无机溶胶-凝胶制备方法
Blosi et al. Microwave-assisted synthesis of Pr–ZrSiO4, V–ZrSiO4 and Cr–YAlO3 ceramic pigments
CN109517217B (zh) 一种钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合物及其制备方法与应用
CN110627370B (zh) 一种高耐久性二氧化钒薄膜的制备方法
CN105060898A (zh) 一种制备高发射率红外节能材料的方法
CN106316386A (zh) 一种稀土掺杂铋系层状钙钛矿氧化物铁电上转换材料的制备方法
CN108654663A (zh) 一种混合硝酸盐熔盐法制备硼氮共掺杂单晶介孔TiO2催化材料的方法
Kwon et al. Effect of precursors on the preparation of lithium aluminate
CN114231253B (zh) 一种掺硼单斜相二氧化钒粉体及其制备方法
CN102351202B (zh) 一种硅酸铋粉体的制备方法
Andrievskaya et al. The interaction between cerium dioxide, lanthanum and europium oxides at 1500 C
CN101734720A (zh) 二氧化钒超细粉体的制备方法
CN104817113A (zh) 一种用于调控相变温度的非化学计量比型纳米VO2-x粉体的制备方法
Mesíková et al. Synthesis and description of SrSn 0.6 Ln 0.4 O 3 perovskite pigments
CN102874870B (zh) 一种低温制备LaAlO3-BiAlO3雪花状纳米粉体
Lu et al. Control of solar absorbance and thermal emittance of Cr-doped Sm0. 5Sr0. 5CoO3

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: ZHANGJIAGANG CHUREN NEW MATERIALS TECHNOLOGY CO.,

Free format text: FORMER OWNER: WUHAN UNIVERSITY

Effective date: 20121219

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 430072 WUHAN, HUBEI PROVINCE TO: 215634 SUZHOU, JIANGSU PROVINCE

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20121219

Address after: Suzhou City, Jiangsu province 215634 Zhangjiagang Huada Road No. 36, Zhangjiagang Free Trade Zone emerging industry incubation center building A room 210

Patentee after: Zhangjiagang Churen New Material Technology Co., Ltd.

Address before: 430072 Hubei city of Wuhan province Wuchang Luojiashan

Patentee before: Wuhan University

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20081001

Termination date: 20171211

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee