專利名稱：一種制備釩鎢復合氧化物穩(wěn)定溶膠的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過溶膠凝膠法與水熱法相結(jié)合合成V2O5-WO3復合前驅(qū)體穩(wěn)定溶膠的方法，屬無機非金屬材料以及納米材料與納米技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電致變色材料和以其為核心的全固態(tài)電致變色器件具有重要的研究價值和開發(fā)前景，其中電致變色材料的性能是成功制備實用性的電致變色器件的關(guān)鍵之一。無機電致色材料V2O5作為電致變色器件的變色層，具有利于離子遷移的層狀結(jié)構(gòu)、循環(huán)可逆性好、多重致色的優(yōu)點，但其光調(diào)制范圍窄，鋰離子擴散系數(shù)小，響應(yīng)速度慢，在應(yīng)用上具有局限性。通過對V2O5進行WO3摻雜改性，可改變V2O5的光譜吸收特性，增大其光調(diào)制范圍，還可提高體系電容量。然而，釩氧化物溶膠的合成主要使用釩的金屬有機化合物為原料，導致價格成本高。另一方面，由于WO3溶膠本身不穩(wěn)定，且與V2O5的晶體結(jié)構(gòu)不同，摻雜后很難得到均勻穩(wěn)定的溶膠，對后續(xù)鍍膜造成很大困難。通過采用熔融淬冷制備的V2O5溶膠為主體材料，離子交換法制備的WO3溶膠為摻雜材料，混合溶膠再結(jié)合水熱法，即可合成均一、穩(wěn)定的V2O5-WO3復合前驅(qū)體溶膠，可長期放置。該制備工藝十分簡單，對設(shè)備要求低，重現(xiàn)性好，而且合成成本較低，適于大批量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種成本低廉、均勻、穩(wěn)定的V2O5-WO3復合前驅(qū)體溶膠的合成方法。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種V2O5-WO3復合前驅(qū)體溶膠的制備方法，其特征是通過溶膠凝膠法結(jié)合水熱氧化還原方法來制備。即通過將通過離子交換樹脂得到的WO3溶膠與通過熔融淬冷法制得的V2O5溶膠，在水熱條件下反應(yīng)，制備釩鎢復合氧化物前驅(qū)體溶膠。
制備步驟為(1)采用熔融淬冷法制備V2O5溶膠，即將V2O5粉末在800℃熔融后，迅速倒入去離子水中，攪拌得深紅色溶膠；采用離子交換法制備WO3溶膠，以鎢酸鈉溶液為前驅(qū)體，通過經(jīng)H2SO4處理的離子交換柱內(nèi)，即得淡黃色溶膠；(2)按摩爾比V2O5∶WO3＝1∶0.1～0.3，將步驟(1)制備的V2O5溶膠與WO3溶膠混合，在去離子水介質(zhì)中攪拌30分鐘以上；(3)將步驟(2)中的混合溶膠移入聚四氟乙烯襯底的不銹鋼反應(yīng)釜中，180±2℃水熱反應(yīng)24±0.5小時，即得到均一、穩(wěn)定的V2O5-WO3復合前驅(qū)體溶膠。
本發(fā)明所用釩源為釩的V2O5粉末，價廉易得，并且復合溶膠制法簡單，重現(xiàn)性好，符合環(huán)境要求。
本發(fā)明通過溶膠凝膠法結(jié)合水熱氧化還原制備V2O5-WO3復合前驅(qū)體穩(wěn)定溶膠的方法，也適于制備V2O5-MoO3復合前驅(qū)體穩(wěn)定溶膠。


圖1實施例1產(chǎn)物的XRD圖由圖1可見合成產(chǎn)物的XRD圖各衍射峰的位置分別對應(yīng)V2O5干凝膠的(001)、(003)和(004)晶面，無(hk0)和(hk1)面的衍射峰出現(xiàn)，證明了所得復合干凝膠也具有很好的層狀結(jié)構(gòu)。圖中沒有WO3的特征峰出現(xiàn)，說明WO3摻雜到了V2O5的晶格中。
圖2實施例1產(chǎn)物的FTIR3實施例1產(chǎn)物的Raman圖由圖2、圖3可見Raman和FTIR光譜反映了V(W)-O的伸縮或彎曲振動、層狀微結(jié)構(gòu)的晶格振動。
圖4為實施例1產(chǎn)物所鍍薄膜的SEM表面5為實施例1產(chǎn)物所鍍薄膜的SEM截面4、圖5的SEM圖反映了復合溶膠所鍍薄膜表面平整，均勻、致密，無空洞或裂紋。截面圖給出了薄膜的厚度，大約為567納米。
圖6實施例1產(chǎn)物所鍍薄膜的電荷容量隨循環(huán)次數(shù)變化7實施例1產(chǎn)物所鍍薄膜的UV-vis6、圖7說明復合溶膠所鍍薄膜具有較高的電容量，嵌入/脫出電荷密度最高可達到45.24mC/cm2和45.2mC/cm2。薄膜在730納米處的光調(diào)制范圍ΔT可達到79.4％，具有較高的對比度。
具體實施例方式
實施例1V2O5-WO3復合前驅(qū)體穩(wěn)定溶膠的制備，制備步驟為(1)V2O5溶膠采用熔融淬冷法制備，即將V2O5粉末在800℃熔融后，迅速倒入去離子水中，攪拌得深紅色溶膠；WO3溶膠采用離子交換法制備，以鎢酸鈉溶液為前驅(qū)體，通過經(jīng)H2SO4處理的離子交換柱內(nèi)，即得淡黃色溶膠；(2)按摩爾比V2O5∶WO3＝1∶0.2的比例，將步驟(1)制得的WO3溶膠與V2O5溶膠混合，在去離子水介質(zhì)中磁力攪拌30分鐘；(3)將步驟(2)中的混合溶膠移入聚四氟乙烯襯底的不銹鋼反應(yīng)釜中，180℃水熱反應(yīng)24小時，即得到均一、穩(wěn)定的V2O5-WO3復合前驅(qū)體溶膠；分析測試表明(見附圖1)，產(chǎn)物具有層狀結(jié)構(gòu)，且WO3摻雜到了V2O5的晶格中(根據(jù)XRD分析)。Raman和FTIR光譜反映了V(W)-O的伸縮或彎曲振動、層狀微結(jié)構(gòu)的晶格振動。產(chǎn)物所鍍薄膜表面均勻平整，厚度大約為567納米，且薄膜具有較高的電容量及光調(diào)制范圍。
實施例2～5


按以上實驗參數(shù)參照實施例1的方法即獲得對應(yīng)的均一、穩(wěn)定的V2O5-WO3復合前驅(qū)體溶膠。
權(quán)利要求
1.一種釩鎢復合氧化物前驅(qū)體溶膠的制備方法，其特征是通過將通過離子交換樹脂得到的WO3溶膠與通過熔融淬冷法制得的V2O5溶膠，在水熱條件下反應(yīng)，制備釩鎢復合氧化物前驅(qū)體溶膠。
2.如權(quán)利要求1所述的釩鎢復合氧化物前驅(qū)體溶膠的制備方法，其特征是制備步驟為(1)采用熔融淬冷法制備V2O5溶膠，即將V2O5粉末在800℃熔融后，迅速倒入去離子水中，攪拌得深紅色溶膠；采用離子交換法制備WO3溶膠，即以鎢酸鈉溶液為前驅(qū)體，通過經(jīng)H2SO4處理的離子交換柱內(nèi)，得淡黃色溶膠；(2)按摩爾比V2O5∶WO3＝1∶0.1～0.3，將步驟(1)制備的V2O5溶膠與WO3溶膠混合，在去離子水介質(zhì)中攪拌30分鐘以上；(3)將步驟(2)中的混合溶膠移入聚四氟乙烯襯底的不銹鋼反應(yīng)釜中，180±2℃水熱反應(yīng)24±0.5小時，即得到均一、穩(wěn)定的釩鎢復合氧化物前驅(qū)體溶膠。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備V
文檔編號C01G31/00GK101049970SQ20071005177
公開日2007年10月10日 申請日期2007年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月2日
發(fā)明者陳文 , 朱泉峣, 楊瑩, 周靜, 靳艾平, 維克多·沃爾科夫, 佳麗娜·扎哈若娃 申請人:武漢理工大學