專利名稱：一種制備高純二氧化釩微粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于功能無機(jī)材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到二氧化釩溫度敏感相變材料的低成本快速制備方法。
背景技術(shù)：
二氧化釩VO2是一種相變型金屬氧化物，在溫度Tc＝68℃時(shí)發(fā)生晶相轉(zhuǎn)變，同時(shí)其電阻率和紅外光透過率隨之發(fā)生突變，因此在自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度的智能窗、紅外探測(cè)儀、激光防護(hù)層等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但釩的氧化物眾多，如V2O3、VO2、V2O5等，其中只有VO2具有溫敏相變功能。如何低成本制備純相VO2一直是制約VO2應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵因素。目前制備VO2的方法有熱分解法、化學(xué)沉淀法、溶膠-凝膠法和激光誘導(dǎo)氣相沉積法等。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，目前的方法要么工藝過程復(fù)雜，制備成本高；要么制備出的VO2相純度低，常常含有不同價(jià)態(tài)的釩。針對(duì)這些問題，本發(fā)明提出一種實(shí)用的制備技術(shù)，使VO2產(chǎn)品相純度達(dá)到100％、粒度在100nm～5μm之間；其原料易得、工藝路線簡單，反應(yīng)時(shí)間短、能耗低，具有工業(yè)化應(yīng)用的價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低成本制備二氧化釩粉體材料的方法，通過該方法可制備純相二氧化釩粉體材料，從而滿足國內(nèi)外市場(chǎng)和高科技領(lǐng)域特殊需求。
本發(fā)明的技術(shù)方案是，以釩的氧化物或釩酸鹽中的一種或幾種物質(zhì)為原料，將其與一種助劑一起研磨后放入氣氛保護(hù)爐中，在常壓下進(jìn)行加熱，通過控制升溫速度、反應(yīng)溫度、保護(hù)氣組分與流量、以及恒溫時(shí)間等來控制產(chǎn)物相純度和顆粒大小，經(jīng)恒溫轉(zhuǎn)化后便得到純凈、松散的二氧化釩粉體；經(jīng)簡單研磨和顆粒分級(jí)便得到所需產(chǎn)品；保護(hù)氣循環(huán)使用。
本發(fā)明的效果和益處是，整個(gè)制備過程沒有廢物排放，屬于環(huán)保性技術(shù)；更重要的是，使得純相二氧化釩的生成條件更加溫和、容易控制，顆粒的超細(xì)化工藝簡化。本發(fā)明在制造成本、產(chǎn)品性能和環(huán)境友好等方面都展現(xiàn)出顯著的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和利潤空間。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合技術(shù)方案詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
本發(fā)明中的高純二氧化釩微粒制備方法，其特征在于制備時(shí)所用原料及助劑的種類與配方比例、保護(hù)氣組成與配方比例、加熱爐升溫速率與反應(yīng)溫度、以及反應(yīng)溫度下恒溫時(shí)間如下制備二氧化釩所用原料在釩的氧化物或釩的銨鹽中選取，例如五氧化二釩、釩酸銨等，原料是它們中的一種或二種以上混合物；原料研磨助劑在C4以下的醇、酮、醚、酯或酸中選取，是它們中的一種或兩種以上混合物；原料與助劑之間重量配比在100∶0～100范圍內(nèi)變化；保護(hù)氣由還原性氣體與惰性氣體組成，其中惰性氣體在氮?dú)?、氬氣中選取，還原氣體在氫氣、氨氣中選??；惰氣與還原氣的體積比在100∶1～20范圍內(nèi)變化，氣體流量在40-400ml/min；加熱爐升溫速率為5-20℃/min；反應(yīng)溫度為400℃-680℃；反應(yīng)溫度下恒溫時(shí)間為10分鐘到2小時(shí)；其制備方法的工藝流程如下步驟1.將上述含釩的原料與一種助劑混合并進(jìn)行研磨，使其達(dá)到顆粒均勻的細(xì)粉或糊狀物，研磨時(shí)間在10-30分鐘；然后將其放入一坩堝中，并使料層厚度均勻；步驟2.將步驟1中裝有物料的坩堝放入帶氣氛保護(hù)的加熱爐中，先通入保護(hù)氣體，然后進(jìn)行升溫，達(dá)到反應(yīng)溫度后進(jìn)行恒溫，在該步驟中，保護(hù)氣組成與流量、升溫速率和反應(yīng)恒溫時(shí)間均在上面規(guī)定的范圍內(nèi)選?。徊襟E3.在保護(hù)氣體存在下讓反應(yīng)產(chǎn)物冷卻到100℃以下，然后取出，進(jìn)行簡單研磨或氣流粉碎、分級(jí)便得到純相藍(lán)黑色的二氧化釩超細(xì)粉體。
實(shí)施例1取2g五氧化二釩、0.1～0.5g丙酮混合后進(jìn)行研磨，研磨時(shí)間10～30分鐘；然后將其放入一坩堝中，并使料層厚度均勻；將該坩堝放入帶氣氛保護(hù)的加熱爐中，通入保護(hù)氣體氮?dú)夂桶睔?體積比為15～30∶1；80-200ml/min)，然后進(jìn)行升溫，達(dá)到580～630℃后進(jìn)行恒溫20～40分鐘；然后在保護(hù)氣氛下降溫，讓反應(yīng)產(chǎn)物冷卻到100℃以下，最后取出并進(jìn)行簡單研磨，得到純相藍(lán)黑色二氧化釩超細(xì)粉體，粒度為100nm～2祄。
實(shí)施例2首先取1g五氧化二釩與0.1～1g無水乙醇混合并進(jìn)行研磨，使其形成糊狀物，研磨時(shí)間10～20分鐘，然后將其放入一坩堝中在保護(hù)氣氛存在下進(jìn)行升溫，其中保護(hù)氣為20～40∶1(體積比)的氮和氨混合氣，氣體流量為200～300ml/min；當(dāng)溫度達(dá)到450～530℃后進(jìn)行恒溫，恒溫時(shí)間為70～120分鐘；恒溫結(jié)束后在氣體保護(hù)下讓反應(yīng)產(chǎn)物冷卻到100℃以下；最后取出，進(jìn)行簡單研磨、分級(jí)便得到純相藍(lán)黑色二氧化釩超細(xì)粉體，粒度為50nm～1祄。
權(quán)利要求
1.一種制備高純二氧化釩微粒的方法，以釩的氧化物或釩酸鹽中的一種或幾種物質(zhì)為原料，將其與一種助劑一起研磨后放入氣氛保護(hù)爐中，在常壓下進(jìn)行加熱，通過控制升溫速度、反應(yīng)溫度、保護(hù)氣組分與流量以及恒溫時(shí)間來控制產(chǎn)物相純度和顆粒大小，經(jīng)恒溫轉(zhuǎn)化后得到純凈、松散的二氧化釩粉體；經(jīng)研磨和顆粒分級(jí)得到所需產(chǎn)品；保護(hù)氣循環(huán)使用；其特征是制備二氧化釩所用原料在釩的氧化物或釩的銨鹽中選取，包括五氧化二釩或釩酸銨，原料由它們中的一種或二種以上混合物組成；原料研磨助劑在C4以下的醇、酮、醚、酯或酸中選取，由它們中的一種或兩種以上混合物組成；原料與助劑之間重量配比在100∶0～100范圍內(nèi)變化；保護(hù)氣由還原性氣體與惰性氣體組成，其中惰性氣體在氮?dú)?、氬氣中選取，還原氣體在氫氣、氨氣中選取；惰氣與還原氣的體積比在100∶1～30范圍內(nèi)變化，氣體流量在40-400ml/min；加熱爐升溫速率為5-20℃/min；反應(yīng)溫度為400℃-680℃；反應(yīng)溫度下恒溫時(shí)間為10分鐘到2小時(shí)，其制備方法的工藝流程如下步驟1將上述含釩的原料與一種助劑混合并進(jìn)行研磨，使其達(dá)到顆粒均勻的細(xì)粉或糊狀物，研磨時(shí)間在10-30分鐘；然后將其放入坩堝中，并使料層厚度均勻；步驟2將步驟1中裝有物料的坩堝放入帶氣氛保護(hù)的加熱爐中，先通入保護(hù)氣體，然后進(jìn)行升溫，達(dá)到反應(yīng)溫度后進(jìn)行恒溫，在該步驟中，保護(hù)氣組成與流量、升溫速率和反應(yīng)恒溫時(shí)間均在上面規(guī)定的范圍內(nèi)選?。徊襟E3在保護(hù)氣體存在下讓反應(yīng)產(chǎn)物冷卻到100℃以下，然后取出，進(jìn)行研磨或氣流粉碎、分級(jí)便得到純相藍(lán)黑色的二氧化釩超細(xì)粉體。
全文摘要
一種制備高純二氧化釩微粒的方法，屬于功能無機(jī)材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到高純二氧化釩溫度敏感相變材料的低成本快速制備方法。本發(fā)明的特征是整個(gè)制備過程工藝簡單，所用原料易得，反應(yīng)時(shí)間短，沒有廢物排放，屬于環(huán)保性技術(shù)；更重要的是，使純相二氧化釩的生成條件更加溫和、容易控制，顆粒的超細(xì)化工藝簡化。本發(fā)明的效果和益處是在制造成本、產(chǎn)品性能和環(huán)境友好等方面都展現(xiàn)出顯著的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和利潤空間。
文檔編號(hào)C01G31/00GK1899970SQ20051020081
公開日2007年1月24日 申請(qǐng)日期2005年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月16日
發(fā)明者寧桂玲, 齊濟(jì), 番文, 楊雪峰, 林 源 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)