CN102674457A - 一种掺杂三氧化二钒粉粉体材料的制备方法 - Google Patents

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樊美娟
张依福
黄驰
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Abstract

本发明公开了一种掺杂三氧化二钒粉体材料的制备方法。该方法以一定量的偏钒酸铵、草酸、掺杂剂和水为初始原料，按一定量的比例混合均匀后，转移到聚四氟乙烯水热釜中进行水热反应，待反应结束后，经过离心、洗涤、真空干燥和惰性氛围中煅烧，即得到掺杂三氧化二钒粉体材料。通过调节掺杂原子的掺杂量可以有效地控制掺杂后V2O3粉体的相变温度。本发明制备掺杂V2O3粉体材料的方法，工艺过程简单、产品质量好、成本低廉、环境友好、易于控制，可以实现大规模工业生产。

Description

一种掺杂三氧化二钒粉粉体材料的制备方法
技术领域
本发明涉及到一种掺杂三氧化二钒粉粉体材料的制备方法，属于无机功能材料领域。
背景技术
三氧化二钒晶体(V2O3)大约在160K呈现“金属—绝缘体相变”，即(MIT)现象。V2O3有两个与温度相关的相变点，在约160K发生低温反铁磁绝缘相(AFI)到高温顺磁金属相(PM)的一级相变，电阻率变化呈负温度系数电阻(NTC)特性，即电阻值随温度的升高而减低。在约550K的温度处发生低温顺磁金属相(PM)到高温顺磁绝缘相(PI)的二级相变，相变时电阻率变化呈正温度系数电阻(PTC)特性即随温度的升高而升高。伴随着相变的发生，除电阻率发生变化外，V2O3晶体的磁化率、光透射率和反射率等物理性能也产生突变。这些物理性质的突变表现得非常优异，尤其是单晶V2O3在低温一级相变时电阻率突变甚至达7个数量级。通过掺杂得到的掺杂三氧化二钒可有效改变其相转变温度，更有利于拓展其应用范围。因此，掺杂V2O3在光电开关、PTC材料、温度传感器和电流整流器等方面有着广泛的应用。
目前关于掺杂V2O3的制备方法主要有两大类：物理方法和化学方法。物理方法主要有：脉冲激光沉积法、物理气相沉积法、磁控溅射法、激光诱导气相沉积法等。但这类方法存在较多的缺点，如设备昂贵，工艺过程复杂，制备的产物少，能耗比很大，不适宜于工业生产与应用。化学方法主要有：化学气相沉积法、溶胶凝胶法（Sol-Gel）、热分解法、化学沉淀法，水热反应法等；在这些方法中，其中水热反应法由于过程简单，容易控制，可以适应大规模的生产而备受关注。而目前采取的水热法制备掺杂V2O3还存在一些缺点：制备成本高，污染环境，掺杂原子不能有效地掺杂到V2O3晶体中，不适宜工业大规模生产等。另外，利用廉价的偏钒酸铵为初始原料，经过草酸处理转化为配合物，再经过还原剂水热处理得到VO2，然后煅烧转化生成V2O3，这种方法目前还未见报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种制备掺杂V2O3粉体材料的方法，该方法工艺过程简单、产品质量好、成本低廉、环境友好、易于控制，可以实现大规模工业生产。
本发明的技术方案是：
一种掺杂三氧化二钒粉粉体的制备方法，包括以下步骤：
（1）将偏钒酸铵、蒸馏水、草酸和掺杂剂混合，形成溶液，其中草酸与偏钒酸铵的摩尔比在0.5～8.0之间；
（2）将步骤（1）的所得溶液转移入聚四氟乙烯水热釜中，在150～280℃下进行水热反应3～168h，然后经出料、离心、洗涤以及干燥，得粉体材料；
（3）将步骤（2）得到的粉体材料，在惰性气氛中550～1000℃煅烧1～12h，即得到掺杂三氧化二钒粉体材料。
本发明方法中，掺杂剂选用Cu、Cr、Al、Ba、Ca、Ti、Hf、Zr、Cd、Fe、Co、Ni或Re中一种或几种的可溶性盐。
上述步骤（1）中草酸与偏钒酸铵的物质的摩尔比优选为1.5～4.5。
上述步骤（2）中水热反应温度范围优选180～240℃；水热反应时间优选12～96h。
上述步骤（3）中惰性气氛为高纯氩气（99.999%）或高纯氮气（99.999%），煅烧温度优选650～850℃，煅烧时间优选3～8h。
按本发明方法制备的掺杂三氧化二钒的结构为：(V1-xMx)2O3，其中M为掺杂元素，即Cu、Cr、Al、Ba、Ca、Ti、Zr、Cd、Fe、Co、Ni或Re中的一种或两种以上的混合物，0≤x≤0.1。
与现有技术相比较，本发明方法的优点是：
(1)能够实现低成本制备掺杂V2O3粉体材料；
(2)原料简单，绿色环保；
(3)工艺过程简单、产品质量好、易于控制，可以实现大规模工业生产。
附图说明
图1为未掺杂V2O3的XRD图；
图2为掺Cr的V2O3（(V0.99Cr0.01)2O3）的XRD图；
图3为掺La的V2O3（(V0.97La0.03)2O3）的XRD图；
图4为掺Cu的V2O3（(V0.95Cr0.05)2O3）的XRD图；
图5为掺Zr的V2O3（(V0.94Zr0.06)2O3）的XRD图；
图6为掺Hf的V2O3（(V0.92Hf0.08)2O3）的XRD图；
图7为掺Ni的V2O3（(V0.9Ni0.1)2O3）的XRD图。
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0.234g偏钒酸铵(NH4VO3)和0.126g草酸(H2C2O4·2H2O)，加入到30mL去离子水中，磁力搅拌至溶液变成均一的液体。将所得的溶液转入50mL水热釜中，在180℃的条件下，反应48h。反应完成后，自然冷却，将所得的固体进行离心、洗涤、干燥。最后将所得固体粉末在高纯氩气（99.999%）氛围中，700℃煅烧3h，即得到V2O3粉体材料。产物经XRD表征为V2O3，见附图1，相变温度见附表1。
实施例2
将0.234g偏钒酸铵(NH4VO3)、0.126g草酸(H2C2O4·2H2O)和0.005g氯化铬（CrCl3·6H2O），加入到30mL去离子水中，磁力搅拌至溶液变成均一的液体。将所得的溶液转入50mL水热釜中，在180℃的条件下，反应48h。反应完成后，自然冷却，将所得的固体进行离心、洗涤、干燥。最后将所得固体粉末在高纯氩气（99.999%）氛围中，700℃煅烧3h，即得到掺铬V2O3粉体材料。产物经XRD表征为V2O3，见附图1，相变温度见附表1。
实施例3
将0.234g偏钒酸铵(NH4VO3)、0.252g草酸(H2C2O4·2H2O)和0.026g硝酸镧（La(NO3)3·6H2O），加入到30mL去离子水中，磁力搅拌至溶液变成均一的液体。将所得的溶液转入50mL水热釜中，在160℃的条件下，反应168h。反应完成后，自然冷却，将所得的固体进行离心、洗涤、干燥。最后将所得固体粉末在高纯氩气（99.999%）氛围中，1000℃煅烧1h，即得到掺镧V2O3粉体材料。产物经XRD表征为V2O3，见附图3，相变温度见附表1。
实施例4
将0.234g偏钒酸铵(NH4VO3)、0.378g草酸(H2C2O4·2H2O)和0.017g氯化铜（CuCl2·2H2O），加入到30mL去离子水中，磁力搅拌至溶液变成均一的液体。将所得的溶液转入50mL水热釜中，在280℃的条件下，反应9h。反应完成后，自然冷却，将所得的固体进行离心、洗涤、干燥。最后将所得固体粉末在高纯氮气（99.999%）氛围中，550℃煅烧12h，即得到掺铜V2O3粉体材料。产物经XRD表征为V2O3，见附图4，相变温度见附表1。
实施例5
将0.234g偏钒酸铵(NH4VO3)、0.126g草酸(H2C2O4·2H2O)和0.039g氯氧化锆（ZrOCl2·8H2O），加入到30mL去离子水中，磁力搅拌至溶液变成均一的液体。将所得的溶液转入50mL水热釜中，在220℃的条件下，反应12h。反应完成后，自然冷却，将所得的固体进行离心、洗涤、干燥。最后将所得固体粉末在高纯氩气（99.999%）氛围中，850℃煅烧6h，即得到掺锆V2O3粉体材料。产物经XRD表征为V2O3，见附图5，相变温度见附表1。
实施例6
将0.234g偏钒酸铵(NH4VO3)、0.126g草酸(H2C2O4·2H2O)和0.048g氯化铪（HfOCl2·2H2O），加入到30mL去离子水中，磁力搅拌至溶液变成均一的液体。将所得的溶液转入50mL水热釜中，在180℃的条件下，反应48h。反应完成后，自然冷却，将所得的固体进行离心、洗涤、干燥。最后将所得固体粉末在高纯氩气（99.999%）氛围中，750℃煅烧5h，即得到掺铪V2O3粉体材料。产物经XRD表征为V2O3，见附图5，相变温度见附表1。
实施例7
将0.234g偏钒酸铵(NH4VO3)、0.126g草酸(H2C2O4·2H2O)和0.047g氯化镍（NiCl2·6H2O），加入到30mL去离子水中，磁力搅拌至溶液变成均一的液体。将所得的溶液转入50mL水热釜中，在180℃的条件下，反应48h。反应完成后，自然冷却、离心、洗涤和干燥。最后将所得固体粉末在高纯氩气（99.999%）氛围中，700℃煅烧3h，即得到掺镍V2O3粉体材料。产物经XRD表征为V2O3，见附图7，相变温度见附表1。
附表1(V1-xMx)2O3的相变温度
Figure BDA00001770671300051

Claims (6)

1.一种掺杂三氧化二钒粉粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将偏钒酸铵、蒸馏水、草酸和掺杂剂混合，形成溶液，其中草酸与偏钒酸铵的摩尔比在0.5～8.0之间；
（2）将步骤（1）的所得溶液转移入聚四氟乙烯水热釜中，在150～280 ℃下进行水热反应3～168 h，然后经出料、离心、洗涤以及干燥，得粉体材料；
（3）将步骤（2）得到的粉体材料，在惰性气氛中550～1000 ℃煅烧1～12 h，即得到掺杂三氧化二钒粉体材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，掺杂剂选用Cu、Cr、Al、Ba、Ca、Ti、Hf、Zr、Cd、Fe、Co、Ni或Re中一种或几种的可溶性盐。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中草酸与偏钒酸铵的物质的摩尔比为1.5～4.5。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，上述步骤（2）中水热反应温度范围为180～240 ℃；水热反应时间为12～96 h。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，上述步骤（3）中惰性气氛为高纯氩气或高纯氮气。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，煅烧温度为650～850 ℃，煅烧时间为3～8 h。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105621485A (zh) * 2015-12-30 2016-06-01 中国人民解放军国防科学技术大学 一种三氧化二钒粉体的制备方法
CN106006733A (zh) * 2016-05-16 2016-10-12 武汉理工大学 一种水热法制备三氧化二钒的方法
CN107662946A (zh) * 2017-08-11 2018-02-06 攀枝花学院 三氧化二钒的制备方法
CN109292819A (zh) * 2018-11-12 2019-02-01 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种一步水热制备三氧化二钒粉体的方法
CN110857222A (zh) * 2018-08-23 2020-03-03 南京理工大学 三氧化二钒粉体的制备方法
CN110857223A (zh) * 2018-08-23 2020-03-03 南京理工大学 一种高纯三氧化二钒粉体的制备方法
CN113921805A (zh) * 2021-10-14 2022-01-11 合肥工业大学 一种用于水系锌离子电池的阴离子掺杂三氧化二钒正极材料的制备方法
CN114284485A (zh) * 2021-12-31 2022-04-05 齐鲁工业大学 一种v2o3/c中空纳米球电极材料的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101700909A (zh) * 2009-11-25 2010-05-05 中国科学技术大学 水热法制备具有智能节能性能的二氧化钒的方法
CN101880060A (zh) * 2010-07-14 2010-11-10 中国科学技术大学 快速制备单斜相vo2的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101700909A (zh) * 2009-11-25 2010-05-05 中国科学技术大学 水热法制备具有智能节能性能的二氧化钒的方法
CN101880060A (zh) * 2010-07-14 2010-11-10 中国科学技术大学 快速制备单斜相vo2的方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《Eur. J. Inorg. Chem.》 20120214 Yifu Zhang et al. Beltlike V2O3@C Core-Shell-Structured Composite: Design, Preparation, Characterization, Phase Transition, and Improvement of Electrochemical Properties of V2O3 第1650－1659页 1-6 , *
YIFU ZHANG ET AL.: "Beltlike V2O3@C Core–Shell-Structured Composite: Design, Preparation, Characterization, Phase Transition, and Improvement of Electrochemical Properties of V2O3", 《EUR. J. INORG. CHEM.》 *
毛立娟: "钒氧化物纳米材料的可控合成和性能研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105621485A (zh) * 2015-12-30 2016-06-01 中国人民解放军国防科学技术大学 一种三氧化二钒粉体的制备方法
CN105621485B (zh) * 2015-12-30 2017-03-29 中国人民解放军国防科学技术大学 一种三氧化二钒粉体的制备方法
CN106006733A (zh) * 2016-05-16 2016-10-12 武汉理工大学 一种水热法制备三氧化二钒的方法
CN107662946A (zh) * 2017-08-11 2018-02-06 攀枝花学院 三氧化二钒的制备方法
CN107662946B (zh) * 2017-08-11 2020-01-14 攀枝花学院 三氧化二钒的制备方法
CN110857222A (zh) * 2018-08-23 2020-03-03 南京理工大学 三氧化二钒粉体的制备方法
CN110857223A (zh) * 2018-08-23 2020-03-03 南京理工大学 一种高纯三氧化二钒粉体的制备方法
CN109292819A (zh) * 2018-11-12 2019-02-01 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种一步水热制备三氧化二钒粉体的方法
CN109292819B (zh) * 2018-11-12 2020-12-11 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种一步水热制备三氧化二钒粉体的方法
CN113921805A (zh) * 2021-10-14 2022-01-11 合肥工业大学 一种用于水系锌离子电池的阴离子掺杂三氧化二钒正极材料的制备方法
CN114284485A (zh) * 2021-12-31 2022-04-05 齐鲁工业大学 一种v2o3/c中空纳米球电极材料的制备方法

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