CN104528829A - 铯钨青铜粉体的制备方法和功能膜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铯钨青铜粉体的制备方法和一种功能膜。铯钨青铜粉体的制备方法包括如下步骤：将钨酸盐溶液与阳离子树脂进行交换处理，得到钨酸溶胶；向所述钨酸溶胶加入柠檬酸溶液、碳酸铯溶液后进行混料处理，得到水热反应前驱液；将所述水热反应前驱液进行水热反应，待反应完毕后，洗涤处理和干燥处理，得到铯钨青铜粉体。本发明功能膜含有本发明铯钨青铜粉体的制备方法制备的铯钨青铜粉体。本发明铯钨青铜粉体的制备方法通过对反应物的控制，并结合水热法进行制备，有效简化了其制备工艺，降低了铯钨青铜粉体生产成本。而且在该特定的水热反应条件下生产的铯钨青铜对红外，特别是近红外遮蔽性能优异。

Description

铯钨青铜粉体的制备方法和功能膜

技术领域

本发明涉及薄膜技术领域，特别涉及一种铯钨青铜粉体的制备方法和功能膜。

背景技术

红外光又叫红外线，是波长介乎微波与可见光之间的电磁波，波长在760纳米（nm）至1毫米（mm）之间，比红光长的非可见光，根据波长，可分为近红外、中红外和远红外。红外光特别是近红外具有明显的热效应，易导致温度升温，从而造成如室内或车内的温度升高。

因此，为了红外的不利相应，在建筑特别是建筑玻璃和汽车进行贴膜。而且随着汽车美容的流行，贴膜是必不可少的一环。膜的使用不仅可以隔热保温，还可以防止太阳光辐射，防止皮肤病，大大延长车内装饰物使用时间，同时使得室内温度相对恒定。

目前公开的近红外遮蔽材料一般是指具有较强吸收或反射近红外光而又不影响其可见光透过的一类功能薄膜材料，作为透明隔热材料，在绿色建筑节能和汽车玻璃隔热领域具有十分广泛的应用前景。目前已经报道的具有较强近红外吸收或反射性能的无机材料主要集中于导电氧化物，如氧化锡锑(ATO)、氧化铟锡(ITO)和氧化锌铝(AZO)等，这类导电氧化物薄膜一般可以遮蔽波长大于 1500nm 的近红外光线。而铯钨青铜粉体(Cs_0.3WO₃)具有近红外遮蔽性能是最近几年才被发现的，其可以遮蔽波长大于 1100nm 的近红外光，因而具有更加优异的近红外遮蔽性能。但是目前制备铯钨青铜粉体存在工艺复杂，成本高的问题。而且制备的铯钨青铜粉体对近红外遮蔽性能不理想。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种太阳膜及其制备方法，以克服现有制备的铯钨青铜粉体方法工艺复杂，成本高等技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种铯钨青铜粉体的制备方法，包括如下步骤：

将钨酸盐溶液与阳离子树脂进行交换处理，得到钨酸溶胶；

向所述钨酸溶胶加入柠檬酸溶液、碳酸铯溶液后进行混料处理，得到水热反应前驱液；

将所述水热反应前驱液于温度为160-180℃，压力为0.8-1MPa进行水热反应，待反应完毕后，洗涤处理和干燥处理，得到铯钨青铜粉体。

以及，一种功能膜，所述功能膜中含有根据上述本发明铯钨青铜粉体的制备方法制备的铯钨青铜粉体材料。

本发明铯钨青铜粉体的制备方法通过对反应物的控制，并结合水热法进行制备，有效简化了其制备工艺，降低了铯钨青铜粉体生产成本。而且在该特定的水热反应条件下生产的铯钨青铜对红外，特别是近红外遮蔽性能优异。

本发明功能膜由于含有上述本发明铯钨青铜粉体的制备方法制备的铯钨青铜粉体，因此，其对红外，特别是近红外遮蔽性能优异，成本低。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种工艺简单，成本低的铯钨青铜粉体的制备方法。该方法包括如下步骤：

步骤S01：将钨酸盐溶液与阳离子树脂进行交换处理，得到钨酸溶胶；

步骤S02：向步骤S01中制备的钨酸溶胶加入柠檬酸溶液、碳酸铯溶液后进行混料处理，得到水热反应前驱液；

步骤S03：将步骤S02中制备的水热反应前驱液于温度为160-180℃，压力为0.8-1MPa进行水热反应，待反应完毕后，洗涤处理和干燥处理，得到铯钨青铜粉体。

具体地，上述步骤S01，钨酸盐与阳离子树脂进行交换处理过程中，该阳离子树脂中的氢离子与钨酸盐中的阳离子发生了交换。从而使得钨酸盐形成钨酸。因此，将交换处理后，得到了钨酸溶胶。该钨酸盐溶液与阳离子树脂的交换处理可以按照常规的交换处理进行，在具体实施例中，将钨酸盐溶液通过阳离子树脂膜进行交换处理。

在一实施例中，该钨酸盐选用钨酸钠、钨酸钾、钨酸铷中的至少一种。在另一实施例中，该钨酸盐溶液的浓度为0.5-1.5mol/L，在具体实施例中，该钨酸盐溶液的浓度为0.5 mol/L。在又一实施例中，该钨酸盐溶液的溶剂选用水或乙醇中的至少一种。

在一实施例中，该阳离子树脂选用强酸性离子交换树脂。

上述步骤S02，柠檬酸溶液、含有铯离子的溶液加入钨酸溶胶中形成混合溶液。因此，在一实施例中，在所述水热反应前驱液中，所述钨酸与柠檬酸、铯离子三者的摩尔浓度比1：（0.1-0.5）：（0.1-0.5）。在另一实施例中，在所述水热反应前驱液中，所述柠檬酸的浓度为0.1-0.5 mol/L。在又一实施例中，在所述水热反应前驱液中，所述铯离子的浓度为0.1-0.5 mol/L。在一具体实施例中，该铯离子由硫酸铯、氯化铯、碳酸铯中的至少一种化合物提供。因此，相应的上述步骤S02中的含有铯离子的溶液为含有硫酸铯、氯化铯、碳酸铯中的至少一种的溶液。

通过对柠檬酸和碳酸铯与钨酸的比例进行控制，实现对配制的水热反应前驱液在下述步骤S03中水热反应生成的铯钨青铜晶体结构的控制，使得铯钨青铜粉体具有优异的遮蔽红外特别是近红外的性能。

另外，对于上述S01和S02步骤，柠檬酸也可以用柠檬酸钠进行提供，在一实施例中，将柠檬酸钠与步骤S01的钨酸盐一起配制成溶液，将两者的混合物溶液与阳离子树脂进行交换处理，从而得到含有柠檬酸的钨酸溶胶，然后将含有铯离子的溶液与含有柠檬酸的钨酸溶胶进行混料处理，得到水热反应前驱液。其中，在进一步实施例中，钨酸盐与柠檬酸钠的摩尔浓度比为1：（0.1-0.5）。

在进一步实施例中，在将柠檬酸钠与步骤S01的钨酸盐一起配制成溶液时，还加入了硫酸钠，即是将硫酸钠、柠檬酸钠与步骤S01的钨酸盐一起配制成溶液，将含有两者的混合物溶液与阳离子树脂进行交换处理，从而得到含有柠檬酸和硫酸的钨酸溶胶。其中，在进一步实施例中，柠檬酸钠和硫酸钠总量与钨酸盐的摩尔浓度比为（0.1-0.5）：1。

上述步骤S03，该水热反应前驱液在温度为160-180℃、压力为0.8-1MPa进行水热反应时，在柠檬酸的作用下，钨酸发生还原反应，生成钨青铜，在此过程中，该铯离子会掺入钨青铜结构中，从而成才铯钨青铜并形成铯钨青铜晶体。

为了获得具有优异遮蔽红外特别是近红外性能的铯钨青铜，在一实施例中，在水热反应的温度为160-180℃，压力为0.8-1MPa时，控制水热反应的时间为24-26小时。

在一具体实施例中，该热反应是在高压釜中进行的。

待水热反应完毕后，需要对反应液进行固液分离，除去溶剂，保留滤渣。其中固液分离的方式可以采用过滤、离心等方式，只要能将反应产物铯钨青铜沉淀收集即可。

为了纯化铯钨青铜沉淀，需要对其进行洗涤处理，除去杂质，如离子或溶剂。在一实施例中，该洗涤处理是采用超声水洗和醇洗处理。

为了控制铯钨青铜粉体的粒径，在一实施例中，对洗涤处理后的铯钨青铜沉淀采用喷雾干燥处理。

另外，为了提高铯钨青铜粉体的纯度，在一实施例中，上述各步骤中的反应物，如钨酸盐、柠檬酸、碳酸铯等均选用分析纯的化合物。

因此，上述各实施例中铯钨青铜粉体的制备方法通过对反应物的控制，并结合水热法进行制备，有效简化了其制备工艺，降低了铯钨青铜粉体生产成本。而且在该特定的水热反应条件下生产的铯钨青铜对红外，特别是近红外遮蔽性能优异。另外，通过对各反应物和工艺条件的控制，能进一步提高铯钨青铜粉体材料对红外特别是近红外的遮蔽效果。通过测试，由上述铯钨青铜粉体制备方法制备的铯钨青铜粉体的粒径为10-100nm。

相应地，在上文所述的铯钨青铜粉体材料制备方法的基础上，本发明实施例还提供一种功能膜，该功能膜中含有根据上述本发明铯钨青铜粉体的制备方法制备的铯钨青铜粉体材料。该功能膜可以按照常规制备的工艺进行制备，如将其配制成功能浆料，然后在衬底上涂覆制膜。这样，该功能膜由于含有上述本发明铯钨青铜粉体的制备方法制备的铯钨青铜粉体，因此，其对红外，特别是近红外遮蔽性能优异，成本低。

现以具体太阳膜及其制备方法为例，对本发明进行进一步详细说明。

实施例 1

一种铯钨青铜粉体的制备方法，包括如下步骤：

S11：将0.5 mol/L 的钨酸钠（Na₂WO₄·2H₂O）溶液与阳离子树脂进行交换处理，得到钨酸溶胶；

S12：向所述钨酸溶胶加入柠檬酸溶液、碳酸铯溶液后进行混料处理，得到水热反应前驱液；其中，在水热反应前驱液中，保证钨酸、柠檬酸和碳酸铯三者的摩尔浓度比为1：0.1：0.1； 柠檬酸在水热反应前驱液中的浓度控制为0.2 mol/L；

S13：将所述水热反应前驱液置于高压反应釜中进行水热反应，待反应完毕后，再经过超声水洗、醇洗、离心、喷雾烘干，最终得到 CsxWO₃粉体。其中，水热反应的温度为160℃，压力为0.8 MPa，反应时间为1天。

实施例 2

一种铯钨青铜粉体的制备方法，包括如下步骤：

S21：将0.5 mol/L 的钨酸钠（Na₂WO₄·2H₂O）溶液与阳离子树脂进行交换处理，得到钨酸溶胶；

S22：向所述钨酸溶胶加入柠檬酸溶液、碳酸铯溶液后进行混料处理，得到水热反应前驱液；其中，在水热反应前驱液中，保证钨酸、柠檬酸和碳酸铯三者的摩尔浓度比为1：0.1：0.5； 柠檬酸在水热反应前驱液中的浓度控制为0.5mol/L；

S23：将所述水热反应前驱液置于高压反应釜中进行水热反应，待反应完毕后，再经过超声水洗、醇洗、离心、喷雾烘干，最终得到 CsxWO₃粉体。其中，水热反应的温度为170℃，压力为0.9MPa，反应时间为26小时。

实施例 3

一种铯钨青铜粉体的制备方法，包括如下步骤：

S31：将0.5 mol/L 的钨酸钠（Na₂WO₄·2H₂O）溶液与阳离子树脂进行交换处理，得到钨酸溶胶；

S32：向所述钨酸溶胶加入柠檬酸溶液、碳酸铯溶液后进行混料处理，得到水热反应前驱液；其中，在水热反应前驱液中，保证钨酸、柠檬酸和碳酸铯三者的浓度比为1：0.5：0.1； 柠檬酸在水热反应前驱液中的浓度控制为0.1mol/L；

S33：将所述水热反应前驱液置于高压反应釜中进行水热反应，待反应完毕后，再经过超声水洗、醇洗、离心、喷雾烘干，最终得到 CsxWO₃粉体。其中，水热反应的温度为180℃，压力为1 MPa，反应时间为1天。

性能测试

将上述实施例1-3提供的铯钨青铜粉体分别按照下述方法测试相关性能。测试方法如下：

用 D/max-3B 型 X 射线衍射仪对 CsxWO₃和氧化钨粉体进行相结构分析，Cu 靶 Kα射线，管电压为 40kV，电流为 20mA，扫描速率为 6(°)/min，扫描范围为 5°～70°。利用 JSM-6460LV 型扫描电子显微镜中的能谱仪表征粉体的元素含量。利用 Lambda35 型紫外–可见分光光度计，在300～1100 nm 范围内表征 CsxWO₃粉体及薄膜的光吸收性能，具体测试方法为：将 CsxWO₃粉体压制在 BaCl₂片上，通过测试其漫反射吸收光谱表征近红外吸收性能，通过测试其涂有薄膜的载玻片的透射光谱表征 CsxWO₃薄膜的近红外遮蔽性能。将压制在 BaCl₂片上的 CsxWO₃粉体和涂有薄膜的载玻片，在紫外灯(波长 254nm，功率 30W)下分别照射10 min 和 30 min 后，测试样品的光吸收性能，以此表征粉体和薄膜的光致变色性能和紫外光照对样品近红外遮蔽性能的影响。测试结果如下表1。

表 1

由表1中相应性能可知，本发明实施例提供的铯钨青铜粉体对红外，特别是近红外遮蔽性能优异。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种铯钨青铜粉体的制备方法，包括如下步骤：

将钨酸盐溶液与阳离子树脂进行交换处理，得到钨酸溶胶；

向所述钨酸溶胶加入柠檬酸溶液、含有铯离子的溶液后进行混料处理，得到水热反应前驱液；

将所述水热反应前驱液于温度为160-180℃，压力为0.8-1MPa进行水热反应，待反应完毕后，洗涤处理和干燥处理，得到铯钨青铜粉体。

2. 根据权利要求1所述的铯钨青铜粉体的制备方法，其特征在于：在所述水热反应前驱液中，所述钨酸与柠檬酸、铯离子三者的摩尔浓度比1：（0.1-0.5）：（0.1-0.5）。

3. 根据权利要求1所述的铯钨青铜粉体的制备方法，其特征在于：在所述水热反应前驱液中，所述柠檬酸的浓度为0.1-0.5mol/L；和/或铯离子的浓度为0.1-0.5 mol/L。

4. 根据权利要求1所述的铯钨青铜粉体的制备方法，其特征在于：所述水热反应前驱液在温度为160-180℃，压力为0.8-1MPa的水热反应时，其反应的时间为24-26小时。

5. 根据权利要求1-4任一所述的铯钨青铜粉体的制备方法，其特征在于：所述钨酸盐选自钨酸钠、钨酸钾、钨酸铷中的至少一种；和/或

所述含有铯离子的溶液为含有硫酸铯、氯化铯、碳酸铯中的至少一种的溶液。

6. 根据权利要求1-4任一所述的铯钨青铜粉体的制备方法，其特征在于：所述钨酸盐溶液的浓度为0.5-1.5 mol/L。

7. 根据权利要求1-4任一所述的铯钨青铜粉体的制备方法，其特征在于：所述阳离子树脂选用强酸性离子交换树脂。

8. 根据权利要求1-4任一所述的铯钨青铜粉体的制备方法，其特征在于：所述洗涤处理是采用超声水洗和醇洗处理。

9. 根据权利要求1-4任一所述的铯钨青铜粉体的制备方法，其特征在于：所述铯钨青铜粉体的粒径10-100nm。

10. 一种功能膜，其特征在于，所述功能膜中含有根据权利要求1-9任一所述的铯钨青铜粉体的制备方法制备的铯钨青铜粉体材料。