一種醇水溶液法制備二氧化硅包覆二氧化釩納米粒子方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種醇水溶液法制備二氧化硅包覆二氧化釩納米粒子方法，其步驟：(1)配置2～15ml水和400ml醇的醇水混合液；(2)稱取0.1～5 g的二氧化釩VO2置于球磨機(jī)中研磨10分鐘；(3)將研磨后的二氧化釩VO2顆粒超聲分散在上述醇水混合液中進(jìn)行超聲反應(yīng)，得到二氧化釩VO2分散混合液；(4)再向上述分散混合液中加入2～15ml的氨水進(jìn)行磁力攪拌；(5)在攪拌條件下，按照滴加速度為0.5～6ml/h，將0.15～0.5ml的正硅酸乙酯滴加到上述攪拌后的分散混合液中，室溫?cái)嚢?～12h；(6)攪拌后高速離心；(7)再用乙醇和水依次清洗；(8)對(duì)清洗后的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行冷凍干燥，制得二氧化硅包覆二氧化釩(VO2@SiO2)納米粒子。該方法操作簡便，不用表面活性劑，不污染環(huán)境；用二氧化硅包覆二氧化釩納米粒子旋涂成膜，可見光透過率提高20%。
【專利說明】
一種醇水溶液法制備二氧化娃包覆二氧化鑰<納米粒子方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種常溫、無表面活性劑醇水溶液法制備二氧化硅包覆二氧化釩納米粒子方法，屬于節(jié)能材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]人們調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的主要是通過采暖、電風(fēng)扇、空調(diào)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，該調(diào)節(jié)方式能耗大，不符合節(jié)能減排和可持續(xù)綠色發(fā)展的理念。因此，使用高性能節(jié)能隔熱玻璃是減少能耗的有效途徑之一。
[0003]調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的節(jié)能隔熱玻璃是通過制備透明隔熱涂料及薄膜。目前節(jié)能隔熱玻璃的納米粒子主要有三氧化二鋁、二氧化鈦、二氧化釩等。純二氧化釩作為一種相變材料，在低溫時(shí)以M相存在時(shí)，近紅外光透過率高，當(dāng)達(dá)到其相變溫度時(shí)其近紅外光透過率急劇下降，利用該特點(diǎn)我們可以對(duì)其近紅外光透過率進(jìn)行智能調(diào)節(jié)從而達(dá)到智能窗“冬暖夏涼”的效果。但是，VO2本身相變溫度高(68°C)化學(xué)穩(wěn)定性差、易氧化、可見光透過率低等不足大大限制了在智能窗領(lǐng)域的應(yīng)用。相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，通過元素鎢(W)摻雜二氧化釩，可以將相變溫度降低至室溫，同時(shí)為了提高化學(xué)穩(wěn)定性，通過在納米粒子表面包覆一層化學(xué)穩(wěn)定性高的材料(如Ti02、Zr02、Si02)提高V02#料的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化性。由于納米粒子表面包覆二氧化硅一層化學(xué)穩(wěn)定性高的材料具有光學(xué)透過率好、化學(xué)穩(wěn)定、原料簡單易得特點(diǎn)，使得二氧化娃Si02作為一種包覆材料要優(yōu)于其他包覆材料。但是，目前二氧化娃包覆二氧化鑰i內(nèi)米粒子的制備方法是通過表面活性劑修飾并通過StSber方法進(jìn)行包覆，制備過程復(fù)雜，且伴有很多二氧化硅S12均相成核，團(tuán)聚嚴(yán)重，導(dǎo)致材料分散性能下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是在于提供了一種采用常溫?zé)o表面活性劑醇水溶液法快速制備二氧化硅包覆二氧化釩納米粒子方法，該方法不僅操作簡便，不污染環(huán)境，而且制備的二氧化硅包覆二氧化釩納米粒子具有較高的可見光透過率。
[0005]本發(fā)明的一種常溫?zé)o表面活性劑醇水溶液法制備二氧化硅包覆二氧化釩納米粒子方法，包括如下步驟:
(1).配置2?15ml水和400ml醇的醇水混合液，將其放入廣口瓶中；
(2).稱取0.1?5 g的二氧化釩V02置于球磨機(jī)中，研磨10分鐘，得到二氧化釩V02顆粒；
(3).將研磨后的二氧化釩VO2顆粒超聲分散在上述醇水混合液中進(jìn)行超聲反應(yīng)，超聲時(shí)間0.5?3小時(shí)，得到二氧化釩VO2分散混合液；
(4).再向上述分散混合液中加入2?15ml的氨水進(jìn)行磁力攪拌，磁力攪拌速度為150?500 r/min，攬摔時(shí)間為5?30分鐘；
(5).在攪拌條件下，按照滴加速度為0.5?6ml/h，將0.15?0.5ml的正娃酸乙酯滴加到上述攪拌后的分散混合液中，室溫?cái)嚢??12 h ； (6).攪拌后高速離心，得到反應(yīng)產(chǎn)物；
(7).再用乙醇和水依次清洗3?4次；
(8).對(duì)清洗后的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行冷凍干燥，干燥溫度為-10?-70°C，制得二氧化硅包覆二氧化fji(V02@Si02)納米粒子。
[0006]上述步驟(I)所述的醇為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丙三醇、正丁醇中的一種或幾種。
[0007]上述步驟(3)所述的二氧化釩VO2分散混合液，其中，二氧化釩VO2的質(zhì)量體積分?jǐn)?shù)與醇水混合液分?jǐn)?shù)為I?5%。
[0008]本發(fā)明的制備方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有顯著效果，具有以下特點(diǎn):
1.本發(fā)明的方法不使用任何表面活性劑，不污染環(huán)境；
2.本發(fā)明的方法采用正硅酸乙酯和水為原料，成本低；
3.本發(fā)明的方法操作簡便；
4.采用本發(fā)明制備的二氧化硅包覆二氧化釩納米粒子旋涂成膜，經(jīng)測試其可見光透過率提尚20%。
【附圖說明】
[0009]圖1為實(shí)施例1制得的(VO2OS12)納米粒子的透射電子顯微鏡TEM衍射圖。
[0010]圖2為實(shí)施例1制得的(VO2OS12)納米粒子的透射電子顯微鏡HRTEM衍射圖。
[0011]圖3為實(shí)施例1制得的(VO2OS12)納米粒子的熱重分析TG圖。
[0012]圖4為實(shí)施例1制得的(VO2OS12)納米粒子的氧化溫度圖。
[0013]圖5為實(shí)施例1制得備的(VO2OS12)納米粒子的光學(xué)透過率圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合實(shí)施例、對(duì)比例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)、完整地說明。
[0015]實(shí)施例一
一種醇水溶液法制備二氧化娃包覆二氧化銀納米粒子方法，其步驟:
(1).配置10ml水和400ml醇的醇水混合液，將其放入廣口瓶中；
(2).稱取0.1 g的二氧化釩VO2置于球磨機(jī)中，研磨10分鐘，得到二氧化釩VO2顆粒；
(3).將研磨后的二氧化釩VO2顆粒超聲分散在上述醇水混合液中進(jìn)行超聲反應(yīng)，超聲時(shí)間0.5小時(shí)，得到二氧化釩VO2分散混合液；
(4).再向上述分散混合液中加入6ml的氨水進(jìn)行磁力攪拌，磁力攪拌速度為300r/min，攪拌時(shí)間為10分鐘；
(5).在攪拌條件下，按照滴加速度為6ml/h，將0.15ml的正硅酸乙酯滴加到上述攪拌后的分散混合液中，室溫?cái)嚢? h ;
(6).攪拌后高速離心，得到反應(yīng)產(chǎn)物；
(7).再用乙醇和水依次清洗3?4次；
(8).對(duì)清洗后的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行冷凍干燥，干燥溫度為-50°C，制得二氧化硅包覆二氧化fji(V02@Si02)納米粒子。
[0016]用TEM，HRTEM對(duì)上述制備的二氧化硅包覆二氧化釩(VO2OS12)納米粒子的形貌和性能進(jìn)行了測試。圖1是二氧化硅包覆二氧化釩(VO2OS12)納米粒子的TEM照片，顯示包覆后的納米粒子分散性良好，包覆厚度均勻，無二氧化硅均相成核。圖2是二氧化硅包覆二氧化釩(VO2OS12)納米粒子的HRTEM照片，顯示二氧化硅包覆層厚度均勻，且尺寸為5nm。圖3是二氧化硅包覆二氧化釩(VO2OS12)納米粒子的TG圖，表明包覆二氧化硅后二氧化釩(VO2OSi〇2)納米粒子在330°C開始發(fā)生氧化反應(yīng)。圖4是二氧化娃包覆二氧化fji(V02@Si02)納米粒子的在空氣中不同升溫速率下的氧化溫度圖，從圖4中的曲線表明，氧化起始溫度均高于310°C，且隨著升溫速率的提高納米粒子的氧化起始溫度下降。
[0017]為了檢測本發(fā)明的二氧化硅包覆二氧化釩(VO2OS12) VO2OS12)納米粒子的光學(xué)透過率性能，采用紫外近紅外光譜測試儀進(jìn)行測試，將材料分散在I: I的PVP水溶液中，超白玻璃為基底，以600rmp/min旋涂成膜，UH4150型分光光度計(jì)(Spectrophotometer(DirectLight Detector))檢測。圖5是二氧化娃包覆二氧化f凡(V02@Si02)納米粒子的光學(xué)透過率，顯示二氧化硅包覆二氧化釩后的光學(xué)可見光透過率提高20%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種醇水溶液法制備二氧化娃包覆二氧化銀納米粒子方法，其特征是，包括如下步驟: 配置2?15ml水和400ml醇的醇水混合液，將其放入廣口瓶中； 稱取0.1?5 g的二氧化釩VO2置于球磨機(jī)中，研磨10分鐘，得到二氧化釩VO2顆粒； 將研磨后的二氧化釩VO2顆粒超聲分散在上述醇水混合液中進(jìn)行超聲反應(yīng)，超聲時(shí)間0.5?3小時(shí)，得到二氧化釩VO2分散混合液； 再向上述分散混合液中加入2?15ml的氨水進(jìn)行磁力攪拌，磁力攪拌速度為150?500r/min，攪拌時(shí)間為5?30分鐘； 在攪拌條件下，按照滴加速度為0.5?6ml/h，將0.15?0.5ml的正娃酸乙酯滴加到上述攪拌后的分散混合液中，室溫?cái)嚢??12 h ； 攪拌后高速離心，得到反應(yīng)產(chǎn)物； 再用乙醇和水依次清洗3?4次； 對(duì)清洗后的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行冷凍干燥，干燥溫度為-10?-70°C，制得二氧化硅包覆二氧化fji(V02@Si02)納米粒子。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種醇水溶液法制備二氧化硅包覆二氧化釩納米粒子方法，其特征在于，上述步驟(I)所述的醇為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丙三醇、正丁醇中的一種或幾種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種醇水溶液法制備二氧化硅包覆二氧化釩納米粒子方法，其特征在于，上述步驟(3)所述的二氧化釩VO2分散混合液，其中，二氧化釩VO2的質(zhì)量體積分?jǐn)?shù)與醇水混合液分?jǐn)?shù)為I?5%。
【文檔編號(hào)】C01G31/02GK105858725SQ201610230734
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月14日
【發(fā)明人】王敏, 高彥峰
【申請(qǐng)人】上海大學(xué)