CN112919539B - 一种钨铌共掺杂二氧化钒粉体及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明所提供的一种钨铌共掺杂二氧化钒粉体及制备方法，通过对一步水热法制备的粉体进行液相退火处理的工艺，控制掺杂粉体的化学计量和结晶性，实现水热法二步法可控制备高质量的钨铌共掺杂二氧化钒粉体。本发明通过对前驱液浓度和掺杂量的调节，实现了对掺杂二氧化钒粉体形貌、相变温度、光学性能的调控。利用该制备方法制备的掺杂VO2纳米粉体的相变温度低(可降低至0℃以下)，同时保持优异的热致变色性能。该制备技术大大节约了制备成本，可以实现钨铌共掺杂二氧化钒粉体的批量可控制备，促进二氧化钒在温控领域方面的应用。

Description

一种钨铌共掺杂二氧化钒粉体及制备方法
技术领域
本发明涉及一种钨铌共掺杂二氧化钒粉体及制备方法，属于材料技术领域。
背景技术
二氧化钒(VO2)在68℃左右可以发生可逆的金属-绝缘相变(MIT)，相变前后会伴随着电导率和红外透过率的突变，其中电导率变化可以达到4-5个数量级，红外透过率的变化可以达到50％以上。二氧化钒在可逆相变过程伴随着的电学和光学性质的突变使之在许多领域中有较好的应用前景，目前研究的方向主要有温控智能窗材料、光存储器件、激光防护及光电开关等，其中将VO2作为温控智能窗材料是研究的热点。
根据制备工艺的不同，VO2基的温控智能窗材料主要分为硬质薄膜材料和柔性薄膜材料，其中硬质薄膜材料主要通过磁控溅射、离子束沉积或者化学气相沉积等制备得到，该方法往往需要昂贵的设备，对制备条件要求苛刻，不适合大面积应用；而柔性薄膜材料是利用制备得VO2纳米粉体与高分子基质混合后直接刮涂或旋涂到透明基底上，该方法制备简易，成本低，适合大面积应用。为保障柔性膜具有优良的热致变色性能，关键在于制备出性能优良的VO2纳米粉体，要求粉体具有好的结晶性和化学计量，同时需要小的颗粒尺寸。水热法已经被证明可以制备出性能优良的VO2纳米粉体，然而制备的粉体相变点为68℃左右，难以满足温控智能窗的需求，需要至少将相变温度降低到25℃左右，才能满足实际需求，达到智能控温的作用。
研究表明高价态W6+、Nb5+、Mo6+离子对VO2的掺杂，可以降低VO2的相变温度，但是之前的研究并不能够将相变点降低到足够低的相变温度(比如0℃)，同时随着这些高价态离子的掺入会明显降低二氧化钒的热致变色性能，影响了二氧化钒在温控智能窗方面的应用。更为重要的是对于VO2粉体的掺杂的方法仍存在难题，急需稳定的掺杂工艺实现VO2粉体的掺杂。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有掺杂后的VO2粉体相变温度高，且热致变色性能低不满足使用需求的问题，提供一种钨铌共掺杂二氧化钒粉体及制备方法。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
一种钨铌共掺杂二氧化钒粉体，所述钨铌掺杂二氧化钒纳米粉体的粒径为20nm～30nm，且为类球形的单晶颗粒，相变点在-30℃～68℃可调节，且利用该钨铌共掺杂二氧化钒粉体制备的薄膜具有较好的热致变色性能，其中可见光积分透过率接近60％，并且太阳能调制率接近15％。
一种钨铌共掺杂二氧化钒粉体的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、前驱体的制备：将钒源、钨源和铌源分散在去离子水中，充分搅拌，缓慢加入弱酸溶液，待充分反应后，加入碱性溶液沉淀化合物，离心洗涤后得到掺杂前驱体；
步骤二、制备掺杂二氧化钒纳米粉体：
将步骤一制得的前驱体重新分散到去离子水中得到前驱液；将所述前驱液转移至反应釜中，水热反应后进行洗涤干燥，得到钨铌掺杂二氧化钒纳米粉体粗品；
步骤二中反应釜中的填料比为20％～80％。
步骤二中水热反应时温度为200℃～280℃，反应时间为12h～60h。
步骤三、将步骤二得到的钨铌掺杂二氧化钒粉体粗品重新分散到水中得到分散液，将分散液重新置于反应釜中进行液相退火，通过液相退火提高钨铌掺杂二氧化钒纳米粉体的结晶性和化学计量，以获得高质量的钨铌掺杂二氧化钒纳米粉体，同时该退火方法防止了纳米粉体的团聚；对液相退火处理的产物进行离心、洗涤和真空干燥后得到钨铌掺杂的二氧化钒粉体。
一种钨铌共掺杂二氧化钒粉体的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、前驱体的制备：将钒源分散在去离子水中，充分搅拌，缓慢加入弱酸溶液，待充分反应后，加入碱性溶液沉淀化合物，离心洗涤后得到掺杂前驱体；
步骤二、制备掺杂二氧化钒纳米粉体：
将步骤一制得的前驱体重新分散到去离子水中，再加入钨源和铌源，得到前驱液；将所述前驱液转移至反应釜中，水热反应后进行洗涤干燥，得到钨铌掺杂二氧化钒纳米粉体粗品；
步骤二中反应釜中的填料比为20％～80％。
步骤二中水热反应时温度为200℃～280℃，反应时间为12h～60h。
步骤三、将步骤二得到的钨铌掺杂二氧化钒粉体粗品重新分散到水中得到分散液，将分散液重新置于反应釜中进行液相退火，通过液相退火提高钨铌掺杂二氧化钒纳米粉体的结晶性和化学计量，以获得高质量的钨铌掺杂二氧化钒纳米粉体，同时该退火方法防止了纳米粉体的团聚；对液相退火处理的产物进行离心、洗涤和真空干燥后得到钨铌掺杂的二氧化钒粉体。
通过调整钨铌的掺入量，调节相变温度的方法为：
Y＝68-2800X
X＝a+b a:b＝1:10～10:1
(Y为相变温度，a:钨的掺入量，b:铌的掺入量，且0<a，b<3％,X为钨和铌掺入总量0<X<6％,1％的钨铌掺入总量可以使相变点降低28℃，未掺杂VO2粉体相变点为68℃)
所述钒源包括：硫酸氧钒、二氯氧钒或五氧化二钒等含钒化合物，掺杂源为钨酸铵、钨酸、铌酸铵草酸盐水合物、草酸铌等含掺杂元素的化合物；
弱酸溶液包括：水合肼、草酸或苹果酸等弱酸溶于水形成的溶液；碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化钾或一水合氨等溶于水中形成的溶液。
步骤一所述弱酸与钒离子的摩尔比为0.05：1～5:1；加入碱性溶液使溶液PH≥8。
步骤二中所述前驱液中钒离子浓度为0.045mol/L～2.5mol/L，掺杂元素分别占钒元素的原子比为0～3％。
步骤一所述离心洗涤的方法为：对沉淀化合物进行离心洗涤：洗涤用去离子水洗涤，洗涤次数为2次～4次，离心转速为8000r/min～13000r/min，离心洗涤是为了去除杂质物，得到PH为中性的前驱体。
步骤三所述分散液中，钒离子浓度为0.045mol/L～2.5mol/L；
填料比为20％～80％；
所述液相退火的退火温度为230℃～260℃，退火时间为1h～8h。
步骤三所述洗涤方法为：用去离子水和无水乙醇分别洗涤，洗涤次数为2次～4次，离心转速为6000r/min～13000r/min。
有益效果
1.本发明提供了一种钨铌共掺杂二氧化钒粉体制备方法，经过二次退火控制掺杂分体的化学计量，制备出的掺杂VO2纳米粉体相变温度低，可降低至0℃以下，同时保持很好的具有优异的热致变色性能。其中可见光积分透过率大于60％，并且太阳能调制率大于15％。可满足现有的应用，例如智能窗等；
2.通过液相退火可以提高钨铌掺杂二氧化钒纳米粉体的结晶性和化学计量，获得高质量的钨铌掺杂二氧化钒纳米粉体，同时该退火方法防止了纳米粉体的团聚；
3.本发明提供了一种钨铌共掺杂二氧化钒粉体制备方法，所制备出的掺杂二氧化钒纳米粉体粒径分布均匀且颗粒尺寸小，尺寸分布在20nm～30nm范围内，且为类球形的单晶颗粒，结晶性完整；
4.本发明提供了一种钨铌共掺杂二氧化钒粉体，所述方法相较于现有技术制备掺杂粉体，掺杂粉体的相变温度低，克服了掺杂会导致光学性能明显下降的问题；
5.本发明提供了本发明提供了一种钨铌共掺杂二氧化钒粉体制备方法，所述方法具有可控性强、易操作、成本低以及耗能低等特点，有利于工业化的大批量生产。该制备方法可以将相变点降低到很低，并且具有优异的光学调制性能，满足各种应用场所。
附图说明
图1为本发明实施例1制备得到的终产物的X射线衍射(XRD)图；
图2为本发明实施例1制备得到的终产物的扫描电子显微镜(SEM)图；
图3为本发明实施例1制备得到的终产物的透射电子显微镜(TEM)图；
图4为本发明实施例1制备得到的终产物的高低温热致变色性能测试图；
图5为本发明实施例1制备得到的终产物的差示扫描量热(DSC)测试图；
图6为本发明实施例2制备得到的终产物的X射线衍射(XRD)图；
图7为本发明实施例2制备得到的终产物的扫描电子显微镜(SEM)图；
图8为本发明实施例2制备得到的终产物的透射电子显微镜(TEM)图；
图9为本发明实施例2制备得到的终产物的高低温热致变色性能测试图；
图10为本发明实施例2制备得到的终产物的差示扫描量热(DSC)测试图；
图11为本发明实施例3制备得到的终产物的X射线衍射(XRD)图；
图12为本发明实施例3制备得到的终产物的扫描电子显微镜(SEM)图；
图13为本发明实施例3制备得到的终产物的高低温热致变色性能测试图；
图14为本发明实施例3制备得到的终产物的差示扫描量热(DSC)测试图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例产物测试说明，对以下实施例制得的产物进行如下一种或多种测试：
(1)X射线衍射分析：
采用日本日立公司的Rigaku-D/max-2550pc型X射线粉末衍射仪进行测试，使用Cu-kα作为辐射源，波长为
Figure BDA0002993131880000041
采用Ni滤波片，管流为40mA，管压为40KV，扫描范围为10°～90°，扫描速度为8°/min，步长为0.02°；将制备好的粉末样品放入载玻片中压平，将载玻片嵌入仪器实验槽正中，进行测试；物相的鉴定和晶体结构信息由HighScore Plus软件分析；
(2)扫描电子显微镜观察：
采用日立S-4800高分辨率场发射扫描电镜(SEM)对样品进行显微形貌测试。
(3)透射电子显微镜观察
采用F20 S-twin型透射电子显微镜(TEM，FEI Tecnai G2)：测试VO2纳米粉体形貌特征以及晶体结构。
(4)高低温热致变色性能测试
将掺杂二氧化钒粉体旋涂成膜后利用Shimadzu UV-3600UV-NIR分光光度计，分别在-30℃～90℃温度下测试薄膜在波长300-3000nm的光谱透过率。
(5)差示扫描量热法
采用差示扫描量热法(DSC,DSC200F3,NETZSCH)测定掺杂二氧化钒纳米粉体的相变特性。
实施例1
一种钨铌掺杂二氧化钒纳米粉体的粒径为20nm～30nm，且为类球形的单晶颗粒，相变点在-30℃～68℃可调节，且利用该钨铌共掺杂二氧化钒粉体制备的薄膜具有较好的热致变色性能，其中可见光积分透过率接近60％，并且太阳能调制率接近15％。
一种钨铌共掺杂二氧化钒粉体的制备方法，包括如下步骤：
(1)将23.26g VOSO4粉末分散到400mL去离子水中，将悬浮液加热至～65℃，恒温搅拌10min后，将6mL水合肼(N2H4·H2O,80％wt％)与42mL水的混合液缓慢滴加到VOSO4悬浮液中，悬浮液由深蓝色变为浅蓝色。待悬浮液稳定后，继续搅拌15min，然后缓慢滴9.28gNaOH与232mL水至悬浮液中，pH调节至11，悬浮液的颜色由蓝色变为深棕色。将得到的棕色悬浮液用去离子水洗涤三次，得到碱式氧化钒前驱体。
(2)将碱式氧化钒前驱体、0.2896g钨酸铵和0.0772g五氯化铌分散在400mL去离子水中，分散均匀后转移到2L不锈钢高压反应釜中。高压釜在260℃下保温48h，反应结束后，将产物用去离子水和乙醇依次洗涤，60℃真空干燥6h，制得钨铌掺杂二氧化钒粉体粗品。
(3)将制备得到的钨铌掺杂二氧化钒粉体粗品重新分散到定量水(400mL)中得到分散液，将分散液重新置于反应釜中进行液相退火，填料比为20％，在260℃条件下退火4h对退火处理的产物用去离子水、无水乙醇、丙酮依次洗涤,然后在真空干燥箱内60℃干燥6h以上得到有性能的钨铌掺杂VO2纳米粉体。
对本实施例制备得到的产物进行测试，结果如下：
根据如图1所示的终产物的X射线衍射图可知，所述终产物为掺杂二氧化钒纳米粉体。如图2和图3所示的终产物的扫描电子显微镜图像和透射电子显微图像，从中可以看出为分布均匀的球形或类球形颗粒，平均粒径为30nm。将终产物旋涂成膜测试后的高低温热致变色性能测试结果如图4所示，从图中可以看出，该柔性膜的可见光积分透过率为56.5％，太阳能太阳能调制率为16.6％，具有优异的光学调制性能。DSC结果如图5所示，升温过程中的相变点为40℃，相比未掺杂粉体的相变点(68℃)出现了明显下降。
实施例2
一种钨铌掺杂二氧化钒纳米粉体的粒径为20nm～30nm，且为类球形的单晶颗粒，相变点在-30℃～68℃可调节，且利用该钨铌共掺杂二氧化钒粉体制备的薄膜具有较好的热致变色性能，其中可见光积分透过率接近60％，并且太阳能调制率接近15％。
一种钨铌共掺杂二氧化钒粉体的制备方法，包括如下步骤：
(1)将23.26g VOSO4粉末、0.4344g钨酸铵和0.193g五氯化铌分散到400mL去离子水中，将悬浮液加热至～65℃，恒温搅拌10min后，将6mL水合肼(N2H4·H2O,80％wt％)与42mL水的混合液缓慢滴加到VOSO4悬浮液中，悬浮液由深蓝色变为浅蓝色。待悬浮液稳定后，继续搅拌15min，然后缓慢滴9.28gNaOH与232mL水至悬浮液中，pH调节至11，悬浮液的颜色由蓝色变为深棕色。将得到的棕色悬浮液用去离子水洗涤三次，得到钨铌掺杂碱式氧化钒前驱体。
(2)将钨铌掺杂碱式氧化钒前驱体分散在400mL去离子水中，分散均匀后转移到2L不锈钢高压反应釜中。高压釜在260℃下保温48h，反应结束后，将产物用去离子水和乙醇依次洗涤，60℃真空干燥6h，制得钨铌掺杂二氧化钒粉体粗品。
(3)将制备得到的钨铌掺杂二氧化钒粉体粗品重新分散到定量水(600mL)中得到分散液，将分散液重新置于反应釜中进行液相退火，填料比为30％，在260℃条件下退火4h对退火处理的产物用去离子水、无水乙醇、丙酮依次洗涤,然后在真空干燥箱内60℃干燥6h以上得到有性能的钨铌掺杂VO2纳米粉体。
对本实施例制备得到的产物进行测试，结果如下：
根据如图6所示的终产物的X射线衍射图可知，所述终产物为掺杂二氧化钒纳米粉体。如图7和图8所示的终产物的扫描电子显微镜图像和透射电子显微图像，从中可以看出为分布均匀的球形或类球形颗粒，平均粒径为28nm。将终产物旋涂成膜测试后的高低温热致变色性能测试结果如图9所示，从图中可以看出，该柔性膜的可见光积分透过率为56.9％，太阳能太阳能调制率为14.9％，具有优异的光学调制性能。DSC结果如图10所示，升温过程中的相变点为20.1℃，相比未掺杂粉体的相变点(68℃)出现了更为明显的下降。
实施例3
一种钨铌掺杂二氧化钒纳米粉体的粒径为20nm～30nm，且为类球形的单晶颗粒，相变点在-30℃～68℃可调节，且利用该钨铌共掺杂二氧化钒粉体制备的薄膜具有较好的热致变色性能，其中可见光积分透过率接近60％，并且太阳能调制率接近15％。
一种钨铌共掺杂二氧化钒粉体的制备方法，包括如下步骤：
(1)将23.26g VOSO4粉末分散到400mL去离子水中，将悬浮液加热至～65℃，恒温搅拌10min后，将6mL水合肼(N2H4·H2O,80％wt％)与42mL水的混合液缓慢滴加到VOSO4悬浮液中，悬浮液由深蓝色变为浅蓝色。待悬浮液稳定后，继续搅拌15min，然后缓慢滴9.28gNaOH与232mL水至悬浮液中，pH调节至11，悬浮液的颜色由蓝色变为深棕色。将得到的棕色悬浮液用去离子水洗涤三次，得到碱式氧化钒前驱体。
(2)将碱式氧化钒前驱体、0.6154g钨酸铵和0.171g五氯化铌分散在400mL去离子水中，分散均匀后转移到2L不锈钢高压反应釜中。高压釜在260℃下保温48h，反应结束后，将产物用去离子水和乙醇依次洗涤，60℃真空干燥6h，制得钨铌掺杂二氧化钒粉体粗品。
(3)将制备得到的钨铌掺杂二氧化钒粉体粗品重新分散到定量水(600mL)中得到分散液，将分散液重新置于反应釜中进行液相退火，填料比为30％，在260℃条件下退火8h对退火处理的产物用去离子水、无水乙醇、丙酮依次洗涤,然后在真空干燥箱内60℃干燥6h以上得到有性能的钨铌掺杂VO2纳米粉体。
对本实施例制备得到的产物进行测试，结果如下：
根据如图11所示的终产物的X射线衍射图可知，所述终产物为掺杂二氧化钒纳米粉体。如图12所示的终产物的扫描电子显微镜图像，从中可以看出为分布均匀的球形或类球形颗粒，平均粒径为29nm。将终产物旋涂成膜测试后的高低温热致变色性能测试结果如图13所示，从图中可以看出，该柔性膜的可见光积分透过率为57.2％，太阳能太阳能调制率为10.1％，具有优异的光学调制性能。DSC结果如图14所示，升温过程中的相变点为7.7℃，相比案例一和案例二制备的粉体的相变点出现了明显的下降。
实施例4
一种钨铌掺杂二氧化钒纳米粉体的粒径为20nm～30nm，且为类球形的单晶颗粒，相变点在-30℃～68℃可调节，且利用该钨铌共掺杂二氧化钒粉体制备的薄膜具有较好的热致变色性能，其中可见光积分透过率接近60％，并且太阳能调制率接近15％。
一种钨铌共掺杂二氧化钒粉体的制备方法，包括如下步骤：
(1)将23.26gVOSO4粉末分散到400mL去离子水中，将悬浮液加热至～65℃，恒温搅拌10min后，将6mL水合肼(N2H4·H2O,80％wt％)与42mL水的混合液缓慢滴加到VOSO4悬浮液中，悬浮液由深蓝色变为浅蓝色。待悬浮液稳定后，继续搅拌15min，然后缓慢滴9.28gNaOH与232mL水至悬浮液中，pH调节至11，悬浮液的颜色由蓝色变为深棕色。将得到的棕色悬浮液用去离子水洗涤三次，得到碱式氧化钒前驱体。
(2)将碱式氧化钒前驱体、0.308g五氯化铌和0.073g钨酸铵分散在400mL去离子水中，分散均匀后转移到2L不锈钢高压反应釜中。高压釜在260℃下保温48h，反应结束后，将产物用去离子水和乙醇依次洗涤，60℃真空干燥6h，制得钨铌掺杂二氧化钒粉体粗品。
(3)将制备得到的钨铌掺杂二氧化钒粉体粗品重新分散到定量水(800mL)中得到分散液，将分散液重新置于反应釜中进行液相退火，填料比为40％，在260℃条件下退火4h对退火处理的产物用去离子水、无水乙醇、丙酮依次洗涤,然后在真空干燥箱内60℃干燥6h以上得到有性能的钨铌掺杂VO2纳米粉体。
实施例5
一种钨铌掺杂二氧化钒纳米粉体的粒径为20nm～30nm，且为类球形的单晶颗粒，相变点在-30℃～68℃可调节，且利用该钨铌共掺杂二氧化钒粉体制备的薄膜具有较好的热致变色性能，其中可见光积分透过率接近60％，并且太阳能调制率接近15％。
一种钨铌共掺杂二氧化钒粉体的制备方法，包括如下步骤：
(1)将23.26gVOSO4粉末分散到400mL去离子水中，将悬浮液加热至～65℃，恒温搅拌10min后，将6mL水合肼(N2H4·H2O,80％wt％)与42mL水的混合液缓慢滴加到VOSO4悬浮液中，悬浮液由深蓝色变为浅蓝色。待悬浮液稳定后，继续搅拌15min，然后缓慢滴9.28gNaOH与232mL水至悬浮液中，pH调节至11，悬浮液的颜色由蓝色变为深棕色。将得到的棕色悬浮液用去离子水洗涤三次，得到碱式氧化钒前驱体。
(2)将碱式氧化钒前驱体、0.5775g五氯化铌和0.181g钨酸铵分散在400mL去离子水中，分散均匀后转移到2L不锈钢高压反应釜中。高压釜在260℃下保温48h，反应结束后，将产物用去离子水和乙醇依次洗涤，60℃真空干燥6h，制得钨铌掺杂二氧化钒粉体粗品。
(3)将制备得到的钨铌掺杂二氧化钒粉体粗品重新分散到定量水(600mL)中得到分散液，将分散液重新置于2L反应釜中进行液相退火，填料比为30％，在260℃条件下退火4h对退火处理的产物用去离子水、无水乙醇、丙酮依次洗涤,然后在真空干燥箱内60℃干燥6h以上得到有性能的钨铌掺杂VO2纳米粉体。
实施例6
一种钨铌掺杂二氧化钒纳米粉体的粒径为20nm～30nm，且为类球形的单晶颗粒，相变点在-30℃～68℃可调节，且利用该钨铌共掺杂二氧化钒粉体制备的薄膜具有较好的热致变色性能，其中可见光积分透过率接近60％，并且太阳能调制率接近15％。
一种钨铌共掺杂二氧化钒粉体的制备方法，包括如下步骤：
(1)将23.26gVOSO4粉末分散到400mL去离子水中，将悬浮液加热至～65℃，恒温搅拌10min后，将6mL水合肼(N2H4·H2O,80％wt％)与42mL水的混合液缓慢滴加到VOSO4悬浮液中，悬浮液由深蓝色变为浅蓝色。待悬浮液稳定后，继续搅拌15min，然后缓慢滴9.28gNaOH与232mL水至悬浮液中，pH调节至11，悬浮液的颜色由蓝色变为深棕色。将得到的棕色悬浮液用去离子水洗涤三次，得到碱式氧化钒前驱体。
(2)将碱式氧化钒前驱体、0.724g钨酸铵和0.385g五氯化铌分散在400mL去离子水中，分散均匀后转移到2L不锈钢高压反应釜中。高压釜在260℃下保温48h，反应结束后，将产物用去离子水和乙醇依次洗涤，60℃真空干燥6h，制得钨铌掺杂二氧化钒粉体粗品。
(3)将制备得到的钨铌掺杂二氧化钒粉体粗品重新分散到定量水(600mL)中得到分散液，将分散液重新置于2L反应釜中进行液相退火，填料比为30％，在260℃条件下退火4h对退火处理的产物用去离子水、无水乙醇、丙酮依次洗涤,然后在真空干燥箱内60℃干燥6h以上得到有性能的钨铌掺杂VO2纳米粉体。
实施例7
一种钨铌掺杂二氧化钒纳米粉体的粒径为20nm～30nm，且为类球形的单晶颗粒，相变点在-30℃～68℃可调节，且利用该钨铌共掺杂二氧化钒粉体制备的薄膜具有较好的热致变色性能，其中可见光积分透过率接近60％，并且太阳能调制率接近15％。
一种钨铌共掺杂二氧化钒粉体的制备方法，包括如下步骤：
(1)将23.26g VOSO4粉末、0.362g钨酸铵和0.77g五氯化铌分散到400mL去离子水中，将悬浮液加热至～65℃，恒温搅拌10min后，将6mL水合肼(N2H4·H2O,80％wt％)与42mL水的混合液缓慢滴加到VOSO4悬浮液中，悬浮液由深蓝色变为浅蓝色。待悬浮液稳定后，继续搅拌15min，然后缓慢滴9.28gNaOH与232mL水至悬浮液中，pH调节至11，悬浮液的颜色由蓝色变为深棕色。将得到的棕色悬浮液用去离子水洗涤三次，得到钨铌掺杂碱式氧化钒前驱体。
(2)将钨铌掺杂碱式氧化钒前驱体分散在400mL去离子水中，分散均匀后转移到2L不锈钢高压反应釜中。高压釜在260℃下保温48h，反应结束后，将产物用去离子水和乙醇依次洗涤，60℃真空干燥6h，制得钨铌掺杂二氧化钒粉体粗品。
(3)将制备得到的钨铌掺杂二氧化钒粉体粗品重新分散到定量水(600mL)中得到分散液，将分散液重新置于2L反应釜中进行液相退火，填料比为30％，在260℃条件下退火4h对退火处理的产物用去离子水、无水乙醇、丙酮依次洗涤,然后在真空干燥箱内60℃干燥6h以上得到有性能的钨铌掺杂VO2纳米粉体。
以上所述实施例只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，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 (4)

1.一种钨铌共掺杂二氧化钒粉体的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、前驱体的制备：将钒源、钨源和铌源分散在去离子水中，充分搅拌，缓慢加入水合肼水溶液，待充分反应后，加入碱性溶液沉淀化合物，离心洗涤后得到掺杂前驱体；
步骤二、制备掺杂二氧化钒纳米粉体：
将步骤一制得的前驱体重新分散到去离子水中得到前驱液；将所述前驱液转移至反应釜中，水热反应后进行洗涤干燥，得到钨铌掺杂二氧化钒纳米粉体粗品；
步骤二中反应釜中的填料比为20％～80％；
步骤三、将步骤二得到的钨铌掺杂二氧化钒粉体粗品重新分散到水中得到分散液，将分散液重新置于反应釜中进行液相退火，通过液相退火提高钨铌掺杂二氧化钒纳米粉体的结晶性和化学计量，以获得高质量的钨铌掺杂二氧化钒纳米粉体，同时该退火方法防止了纳米粉体的团聚；对液相退火处理的产物进行离心、洗涤和真空干燥后得到钨铌掺杂的二氧化钒粉体；
步骤二中水热反应时温度为200℃～280℃，反应时间为12h～60h；步骤二中所述前驱液中钒离子浓度为0.045mol/L～2.5mol/L，掺杂元素与钒元素的原子比均不超过2％；所述液相退火的退火温度为230℃～260℃，退火时间为1h～8h；
制备得到的所述钨铌共掺杂二氧化钒纳米粉体的粒径为20nm～30nm，且为类球形的单晶颗粒，相变点在-9.5℃～68℃可调节，且利用该钨铌共掺杂二氧化钒粉体制备的薄膜具有较好的热致变色性能。
2.如权利要求1所述钨铌共掺杂二氧化钒粉体的制备方法，其特征在于：
所述钒源包括：硫酸氧钒、二氯氧钒或五氧化二钒的任一种，掺杂源为钨酸铵和五氯化铌；碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化钾或一水合氨任一种溶于水中形成的溶液。
3.如权利要求1所述钨铌共掺杂二氧化钒粉体的制备方法，其特征在于：
步骤一所述水合肼水溶液与钒离子的摩尔比为0.05：1～5:1；加入碱性溶液使溶液pH≥8；
步骤一所述离心洗涤的方法为：对沉淀化合物进行离心洗涤：洗涤用去离子水洗涤，洗涤次数为2次～4次，离心转速为8000r/min～13000r/min，离心洗涤是为了去除杂质物，得到pH 为中性的前驱体。
4.如权利要求1所述钨铌共掺杂二氧化钒粉体的制备方法，其特征在于：
步骤三所述分散液中，钒离子浓度为0.045mol/L～2.5mol/L；
步骤三所述洗涤方法为：用去离子水和无水乙醇分别洗涤，洗涤次数为2次～4次，离心转速为6000r/min～13000r/min。
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