选为乙酰丙酮氧钒、硫酸氧钒、和二氯氧钒中的至少一种，更优选为乙酰丙酮氧钒；
c.溶剂热反应所需的助溶剂:为了促进原料在溶剂中的溶解，可以在反应体系中加入助溶剂，所选用的助溶剂包括但不限于过氧化氢、稀盐酸、氢氧化钠、氨水、稀硫酸、碳酸氢钠、和碳酸氢铵中的任意一种，优选为过氧化氢、稀盐酸、和氢氧化钠中的任意一种，更优选为过氧化氢。
[0026]应理解，以上所述的溶剂、原料、助溶剂仅作为示例，本发明不限于此，只要所选用的溶剂、原料、助溶剂能够配制为含有钒离子的均一醇溶液即可。
[0027](2)反应溶液的配制
将溶剂、助溶剂、和钒源按质量比为100: (I?10): (I?5)的配比混合搅拌均匀，得到澄清的溶液。混合顺序不限，例如可以是将溶剂、助溶剂、和钒源同时混合搅拌至澄清，也可以是先将助溶剂和钒源混合搅拌至澄清后再与溶剂混合搅拌均匀。其中溶剂、助溶剂、和钒源的质量比优选为100: (5?10): (I?5)，更优选为100:(5?7):(3?5)。
[0028]溶剂热反应
将配制的反应溶液加入反应爸(例如聚四氟乙烯爸)中，并保持反应爸匀速转动。反应釜的大小可以根据反应溶液的体积进行选择，例如可以使溶剂热反应的填充比为60?80%。然后升温至150?240°C保温2?24小时进行溶剂热反应。优选为升温至180?220°C保温6?12小时。
[0029](4)反应后处理
反应结束后将反应产物离心、洗涤、干燥即可制得二氧化钒粉体。其中干燥可以是在50?110°C真空烘箱中干燥2?12小时，优选为在70?110°C真空干燥2?6小时，更优选为在70?90°C真空干燥3?4小时。
[0030]参见图1，其示出根据本发明的方法合成的二氧化钒粉体的XRD图，由图可知，所得的二氧化钒粉体为纯相金红石相二氧化钒。
[0031]参见图2，其示出根据本发明的方法合成的二氧化钒粉体的SEM图，由图可知，所得的二氧化钒粉体为纳米颗粒，且形貌丰富，不局限于近似于等方的纳米颗粒，从而可以提高其透光性。
[0032]参见图3，其示出根据本发明的方法合成的二氧化钒粉体的DSC图，由图可知，所得的二氧化钒粉体具有相变特性。
[0033]此外，还可以将本发明所得的二氧化钒粉体通过化学涂敷等方式制备成薄膜，具体制备方法可以参见现有技术例如中国专利CN102336528A。参见图4，其示出由根据本发明的方法合成的二氧化钒粉体制备的薄膜的高低温光谱图，由图可知，该薄膜具有热致变色性能。
[0034]由上述可知，本发明通过溶剂热反应在较低的温度下直接合成了金红石相二氧化钒纳米粉体，所合成的粉体具有可见光透过率高，红外调节率好，紫外阻隔等特性，具备优异的热致变色性能，可以用于智能窗，节能贴膜，节能涂料等领域。而且本发明的方法操作简便，条件温和，成本低廉，适合大批量工业生产。
[0035]本发明与现有的方法相比，具有以下优点:
(1)粉体合成条件温和，所需温度低，节约资源能源；
(2)粉体可以一步合成，制备周期短，可以连续控制；
(3)制备工艺简单，可以大规模推广应用。
[0036]下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的时间、温度等工艺参数也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
[0037]实施例1 将反应所需的异丙醇，过氧化氢和乙酰丙酮氧钒按100: (1-10): (1-5)的质量比混合，磁力搅拌约2小时，至均匀混合溶液，转入10ml水热釜中在150°C、180°C、20(TC和240°C下分别保温2、6、12、18和24小时，反应结束后离心洗涤3遍，并干燥所得到的粉体。所制得粉体的XRD图如图1所示，表明粉体即为金红石相二氧化钥;。其SEM图如图2所示,表明粉体为纳米颗粒，且形貌丰富。其DCS图如图3所示，表明粉体具有相变特性。参照中国专利CN102336528A中的方法将得到的粉体制备为薄膜，薄膜的高低温光谱图如图4所示，表明该薄膜具有热致变色性能。
[0038]实施例2
将反应所需的丙三醇，过氧化氢和乙酰丙酮氧钒按100: (1-10): (1-5)的质量比混合，磁力搅拌约2小时，至均匀混合溶液，转入10ml水热釜中在150°C、180°C、20(TC和240°C下分别保温2、6、12、18和24小时，反应结束后离心洗涤3遍，并干燥所得到的粉体。XRD表明粉体即为金红石相二氧化钒。
[0039]实施例3
将反应所需的丙三醇，稀盐酸和乙酰丙酮氧钒按100: (1-10): (1-5)的质量比混合，磁力搅拌约2小时，至均匀混合溶液，转入10ml水热釜中在150°C、180°C、20(TC和240°C下分别保温2、6、12、18和24小时，反应结束后离心洗涤3遍，并干燥所得到的粉体。XRD表明粉体即为金红石相二氧化钒。
[0040]实施例4
将反应所需的丙三醇，过氧化氢和硫酸氧钒按100: (1-10): (1-5)的质量比混合，磁力搅拌约2小时，至均匀混合溶液，转入10ml水热釜中在150°C、180°C、200°C和240°C下分别保温2、6、12、18和24小时，反应结束后离心洗涤3遍，并干燥所得到的粉体。XRD表明粉体即为金红石相二氧化钒。
[0041]产业应用性:本发明提供一种低温溶剂热直接合成V02 (M)的方法。并且所制备的粉体具有可见光透过率高，红外调节率好，紫外阻隔等特性，可以用于智能窗，节能贴膜，节能涂料等领域。本发明操作简便，条件温和，成本低廉，适合大批量工业生产。
【主权项】
1.一种基于溶剂热低温直接合成金红石相二氧化钒纳米粉体的方法，其特征在于，包括:将含有质量比为100: (I?10): (I?5)的溶剂、助溶剂、和钒源的均一溶液在150?240°C进行溶剂热反应2?24小时后将反应产物离心、洗涤和干燥制得金红石相二氧化钒纳米粉体；其中所述溶剂为醇，所述助溶剂为过氧化氢、稀盐酸、氢氧化钠、氨水、稀硫酸、碳酸氢钠、和碳酸氢铵中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶剂、助溶剂、和钒源的质量比为100:(5 ?10):(1 ?5)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述溶剂、助溶剂、和钒源的质量比为100:(5 ?7):(3 ?5)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述溶剂热反应是在180?220°C反应6?12小时。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述溶剂为乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、丙三醇、异丙醇、和正丁醇中的至少一种。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述钒源为乙酰丙酮氧钒、草酸氧钒、硫酸氧钒、四氯化钒、和二氯氧钒中的至少一种。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述干燥是在50?110°C真空干燥2?12小时。
【专利摘要】本发明涉及基于溶剂热低温直接合成金红石相二氧化钒纳米粉体的方法，包括：将含有质量比为100：（1～10）：（1～5）的溶剂、助溶剂、和钒源的均一溶液在150～240℃进行溶剂热反应2～24小时后将反应产物离心、洗涤和干燥制得金红石相二氧化钒纳米粉体；其中所述溶剂为醇，所述助溶剂为过氧化氢、稀盐酸、氢氧化钠、氨水、稀硫酸、碳酸氢钠、和碳酸氢铵中的任意一种。本发明通过溶剂热反应在较低的温度、温和的条件下一步合成金红石相二氧化钒纳米粉体。本发明的方法工艺简单，条件温和，产率高并且产量大，适合大规模工业化生产。对金红石相二氧化钒纳米粉体的推广应用有极大的促进作用。
【IPC分类】B82Y40-00, B82Y30-00, C01G31-02
【公开号】CN104724757
【申请号】CN201310719352
【发明人】金平实, 黄爱彬, 周奕杰, 李文静, 纪士东, 罗宏杰
【申请人】中国科学院上海硅酸盐研究所
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年12月23日