CN101955751A - 一种杨桃状vo2组成的多孔纳米板相变材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种杨桃状VO2组成的多孔纳米板相变材料,该多孔纳米板相变材料是由杨桃状VO2纳米结构相互间结合、嵌套生长而构成,其厚度为1-5个微米左右,长宽尺度的范围为10-60微米。本发明还公开了该多孔纳米板相变材料的制备方法。本发明杂质少,操作简便,成本低,高重复性,可适用于大规模的工业生产,在纳米光电子领域和智能温控节能领域具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及半导体材料、光电子材料、相变型材料与器件技术领域中的多孔纳米板材料及制备,具体地涉及一种杨桃状VO2组成的多孔纳米板相变材料及其制备方法。
背景技术
单斜晶结构的VO2是一种热致相变型材料,当温度低于68℃时,VO2处于半导体态,为单斜晶系结构;当温度高于68℃时,VO2转变为金属态,具有四方金红石结构,而且相变非常迅速。伴随着晶系结构的变化,电阻率、磁化率、光透射率和反射率都产生突变。这些性质使得VO2成为一种有广泛应用前景的光电转换材料、光存储、激光保护和智能窗材料。
近来,人们利用各种方法(溶液法、分子束外延、脉冲激光沉积、金属有机物化学气相沉积等)制备出了各种不同的VO2纳米结构,例如纳米花、纳米球、纳米线、纳米带、纳米棒等,并对这些纳米结构的光电特性进行了研究,但是能应用于大规模生产的方法很少,且反应条件苛刻,生产成本高昂。
本发明克服现有技术的以上缺陷,提供了一种杨桃状VO2组成的多孔纳米板相变材料及其制备方法,本发明杂质少,操作简便,成本低,高重复性,可适用于大规模的工业生产。
发明内容
现有技术中合成的VO2纳米结构多为单个纳米花,纳米球,纳米线、纳米棒之类,目前尚未有报道由杨桃状VO2组成的多孔纳米板相变材料。本发明首次提供一种形貌新颖的、由杨桃状VO2组成的多孔纳米板相变材料,且生成的VO2晶体具有特殊的纳米结构(多孔纳米板),具有相变特性。
本发明的另一发明目的是提供一种杨桃状VO2组成的多孔纳米板相变材料的制备方法,即在草酸和正丁醇的混合水溶液中加入五氧化二钒粉末,置于密封的高压釜中反应得到黑色粉末,再将黑色粉末经过在氮气和500℃-700℃环境下煅烧后,得到杨桃状VO2组成的多孔纳米板相变材料。其中,所述反应是在密封的高压釜中进行。
本发明制备方法包括以下具体步骤:
a、配置反应溶液:将草酸晶体溶于水中,加入正丁醇,再加入五氧化二钒粉末,搅拌至完全溶解;
b、将上述的溶液倒入高压釜后放入鼓风干燥箱,在160~180℃温度下保持反应12~24小时,自然降温后,过滤、清洗得到黑色粉末状材料;
c、在氮气氛围下,将得到的黑色粉末状材料在500℃-700℃煅烧30-60分钟,即制得所述杨桃状VO2组成的多孔纳米板相变型材料。
本发明首次提出一种杨桃状VO2组成的多孔纳米板相变材料的制备方法,以草酸溶液和正丁醇的混合物作为还原剂,本发明的反应过程中不需要催化剂,节省资源;设备要求简单,普通实验室设备都能达到;反应方法非常简单,不需要复杂的操作;杂质少,成本低,重复性好,可以大批量制备。本发明的制备方法解决了现有VO2纳米材料制备方法条件苛刻,成本高的问题,从而提供一种低成本,高重复性,适用于大规模工业生产的新方法。由于生成的VO2晶体具有特殊的纳米结构(多孔纳米板),具有相变特性,本发明制备的VO2纳米材料可以用来制备智能温控型器件,智能温控玻璃涂层。由于其多孔结构的存在,也可以应用于制备湿度和气敏传感器,在纳米光电子领域和智能温控节能领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明多孔纳米板相变材料的VO2纳米结构的X射线衍射图;
图2是本发明杨桃状VO2组成的多孔纳米板相变材料的SEM图;
图3是本发明杨桃状VO2组成的多孔纳米板相变材料的高倍SEM图;
图4 是本发明杨桃状VO2组成的多孔纳米板相变材料的高倍TEM图。
具体实施方式
结合以下实施例来具体阐述本发明,但本发明并不局限于以下实施例。凡依本发明专利申请的内容所作的等效变化与修饰,都应属于本发明保护的范畴。
实施例1:
本实施例制备杨桃状VO2组成的多孔纳米板相变材料,具体步骤如下:
a、配置反应溶液:将草酸晶体3g溶于水中,再加入正丁醇10mL和五氧化二钒粉末1.5 g,搅拌至完全溶解;
b、将上述的溶液倒入高压釜,将高压釜密封好后放入鼓风干燥箱,在180℃温度下保持反应24小时,自然降温后,过滤、用酒精和去离子水清洗得到黑色粉末状材料。
c、在氮气氛围下,将得到的黑色粉末状材料在550℃温度下,煅烧50分钟,即制得杨桃状VO2组成的多孔纳米板相变材料。
所述反应是在密封的高压釜中进行的。
本实施例制备得到的杨桃状VO2组成的多孔纳米板相变材料,其X射线衍射图如图1所示。经扫描电子显微镜检测,其SEM图如图2所示,高倍SEM图如图3所示,高倍TEM图如图4所示。
Claims (4)
1.一种杨桃状VO2组成的多孔纳米板相变材料,其特征在于,所述多孔纳米板相变材料是由杨桃状VO2纳米结构相互间结合、嵌套生长而构成,其厚度为1-5微米,长宽尺度范围为10-60微米。
3.如权利要求1所述杨桃状VO2组成的多孔纳米板相变材料的制备方法,其特征在于,是在草酸和正丁醇的混合水溶液中加入正丁醇,再加入五氧化二钒粉末,置于密封的高压釜中,反应得到黑色粉末,再将黑色粉末在氮气和500℃-700℃环境下煅烧,制备得到所述杨桃状VO2组成的多孔纳米板相变材料。
4.如权利要求3所述杨桃状VO2组成的多孔纳米板相变材料的制备方法,其特征在于,包括以下具体步骤:
a、配置反应溶液:将草酸晶体溶于水中,加入正丁醇,再加入五氧化二钒粉末,搅拌至完全溶解;
b、将上述的溶液倒入高压釜,将高压釜密封好后放入鼓风干燥箱,在160~180℃温度下保持反应12~24小时,自然降温后,过滤、清洗得到黑色粉末状材料;
c、在氮气氛围下,将得到的黑色粉末状材料在500℃-700℃温度下,煅烧30-60分钟,即制得所述杨桃状VO2组成的多孔纳米板相变型材料。
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