專利名稱：一種金屬離子改性的二氧化釩花狀粉末材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及金屬離子改性的ニ氧化釩(VO2)的制備方法。
背景技術(shù)：
納米ニ氧化釩材料是ー種重要的無機材料，在催化劑、電化學(xué)裝置、傳感器、鋰離子電池材料、光催化材料等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。通過其他金屬元素的摻雜，可以改變其性質(zhì)，拓寬其應(yīng)用范圍，因此對摻雜ニ氧化釩制備方法的研究具有重要價值。目前的VO2摻雜的方法主要有以下幾種溶膠-凝膠法，將釩源、摻雜材料高溫熔融后倒入冷水中迅速水淬形成凝膠，然后熱處理形成干凝膠，研磨后熱還原，保護氣氛喜愛退火處理；v205還原法，在鹽酸介質(zhì)中還原V2O5制備VOCl2，然后進ー步反應(yīng)制備氧釩堿式碳酸銨前驅(qū)體，粉碎、在惰性氣氛下分解得到VO2粉體，通過在前驅(qū)體中摻雜Cr、Mo、W，獲得摻雜的VO2,然后焙燒 制備；熱解還原法，六聚釩酸銨或偏釩酸銨為原料加入摻雜物，熱解或者摻雜的ニ氧化釩微粒，要求升溫速率至少100° C/min，エ藝困難，制備的樣品粒度為微米級。上述方法エ藝復(fù)雜，制備金屬摻雜的ニ氧化釩為顆粒物，具有特殊結(jié)構(gòu)的高比表面積的金屬摻雜的ニ氧化釩材料仍然是目前急需的技木。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供ー種金屬離子改性的ニ氧化釩花狀粉末材料的制備方法。通過將ニ氧化釩微米級顆粒和金屬離子硝酸鹽共同的水熱反應(yīng)直接制備得到金屬離子改性的ニ氧化釩花狀粉末材料，這種花狀物材料由厚度為50nm左右的片狀“花瓣”組成，為晶型質(zhì)量較高的單斜金紅石型材料。制備過程簡單易行，成本低，生產(chǎn)エ藝簡單，易于エ業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。這種材料可以用在催化劑、傳感器、鋰離子電池材料、光催化材料、磁性材料等領(lǐng)域。本發(fā)明技術(shù)方案如下ー種金屬離子改性的ニ氧化釩花狀粉末材料的制備方法，如圖3所示，包括以下步驟步驟I :配制水熱反應(yīng)體系。首先配制改性金屬的硝酸鹽水溶液，然后加入ニ氧化釩微粉，攪拌均與，得到水熱反應(yīng)體系。水熱反應(yīng)體系中，應(yīng)控制ニ氧化釩相對于水的質(zhì)量百分比為O. 5% 10%，改性金屬的硝酸鹽的摩爾量為ニ氧化釩摩爾量的O. 01% 30%。步驟2:水熱反應(yīng)。將步驟I配制的水熱反應(yīng)體系轉(zhuǎn)入四氟こ烯內(nèi)襯的水熱釜中，在140 250V下水熱反應(yīng)10 72小時；步驟3:后處理。將步驟2水熱反應(yīng)后生成的固體物過濾，去離子水洗滌，105 130°C下烘干，得到金屬離子改性的ニ氧化釩花狀粉末材料。
本發(fā)明以エ業(yè)級ニ氧化釩微粉為釩源，金屬的水溶性硝酸鹽為改性金屬離子源，在水溶液中采用水熱反應(yīng)直接生成金屬離子改性的ニ氧化釩花狀粉末料。水熱反應(yīng)過程中，改性金屬離子破壞氧化釩微粒，形成V離子和金屬離子，然后V離子和改性金屬離子同時水解晶化為金屬離子改性的ニ氧化釩花狀粉末材料。本發(fā)明原料無毒無害、不需要還原齊U、不需要表面活性剤、不需要添加剤，不需要煅燒處理。本方法生產(chǎn)エ藝簡單，成本低，易于エ業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。本發(fā)明所制備的金屬離子改性的ニ氧化釩花狀粉末材料，具有花狀結(jié)構(gòu)，由厚度50納米左右片狀“花瓣”構(gòu)成，具有非凡的比表面積，晶型結(jié)構(gòu)為單斜金紅石型，可以用在催化劑、傳感器、鋰離子電池材料、光催化材料、磁性材料等領(lǐng)域。


圖I為本發(fā)明制備的含10%Cr3+離子的ニ氧化釩花狀粉末材料掃描電鏡照片。
圖2為本發(fā)明制備的含10%Cr3+離子的ニ氧化釩花狀粉末材料X射線衍射譜。圖3為本發(fā)明流程示意圖。
具體實施例方式實施例I在水熱釜中加入在120ml去離子水，然后加入O. 8g Cr (NO3) 3 ·9Η20，攪拌直至完全溶解，得淡緑色澄清硝酸鉻溶液。然后加入I. 5g ニ氧化釩微粉。密封水熱釜，190°C下水熱反應(yīng)72小吋。將水熱反應(yīng)后的產(chǎn)物過濾，去離子水洗滌，110°C下烘干，得到含10%Cr3+離子的ニ氧化釩花狀粉末材料。組成ニ氧化釩花狀粉末材料的片狀“花瓣”厚度為50nm，XRD證明其結(jié)晶度好，為單斜金紅石型。實施例2采用上述實施例I的制備過程，不同之處在于加入I. 6g Cr(NO3)3 · 9H20，得到含20%金屬鉻離子的ニ氧化釩花狀粉末材料。組成ニ氧化釩花狀物的片狀“花瓣”厚度為35nm, XRD證明其結(jié)晶度好，為單斜金紅石型。實施例3采用上述實施例I的制備過程，不同之處在于加入O. 55g Co (NO3)2 · 6H20，得到含10%金屬鈷離子的ニ氧化釩花狀粉末材料。組成ニ氧化釩花狀物的片狀“花瓣”厚度為50nm, XRD證明其結(jié)晶度好，為單斜金紅石型。實施例4采用上述實施例I的制備過程，不同之處在于加入O. 23g Mn(NO3)2 · 4H20，得到含5%金屬錳離子的ニ氧化釩花狀粉末料。組成ニ氧化釩花狀物的片狀“花瓣”厚度為60nm，XRD證明其結(jié)晶度好，為單斜金紅石型。實施例5在水熱釜中加入在2400ml去離子水，然后加入8g Cr (NO3) 3 · 9H20,攪拌直至完全溶解，得淡緑色澄清硝酸鉻溶液。然后加入I. 5g ニ氧化釩微米級顆粒。密封水熱釜，200°C下水熱反應(yīng)48小吋。將水熱反應(yīng)后的產(chǎn)物過濾，去離子水洗滌，110°C下烘干，得到含5%的金屬鉻離子的ニ氧化釩花狀粉末材料。組成ニ氧化釩花狀物的片狀“花瓣”厚度為60nm，XRD證明其結(jié)晶度好，為單斜金紅石型。
權(quán)利要求
1.一種金屬離子改性的二氧化釩花狀粉末材料的制備方法，包括以下步驟 步驟I:配制水熱反應(yīng)體； 首先配制改性金屬的硝酸鹽水溶液，然后加入二氧化釩微粉，攪拌均與，得到水熱反應(yīng)體系。水熱反應(yīng)體系中，應(yīng)控制二氧化鑰;相對于水的質(zhì)量百分比為O. 5% 10%,改性金屬的硝酸鹽的摩爾量為二氧化釩摩爾量的O. 01% 30% ； 步驟2 :水熱反應(yīng)； 將步驟I配制的水熱反應(yīng)體系轉(zhuǎn)入四氟乙烯內(nèi)襯的水熱釜中，在140 250 V下水熱反應(yīng)10 72小時； 步驟3 :后處理； 將步驟2水熱反應(yīng)后生成的固體物過濾，去離子水洗滌，105 130°C下烘干，得到金屬離子改性的二氧化釩花狀粉末材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬離子改性的二氧化釩花狀粉末材料的制備方法，其特征在于，所述硝酸鉻、硝酸鈷或硝酸鈷。
全文摘要
一種金屬離子改性的二氧化釩花狀粉末材料的制備方法，屬于無機材料的制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以氧化釩微粉和金屬離子的水溶性硝酸鹽為原料，采用水熱反應(yīng)直接生成金屬離子改性的二氧化釩花狀粉末材料，這種二氧化釩花狀粉末材料由厚度50nm左右的片狀“花瓣”構(gòu)成，具有非凡的比表面積，晶型結(jié)構(gòu)為單斜金紅石型。本方法過程簡單易行，成本低，生產(chǎn)工藝簡單，易于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。可以用在催化劑、傳感器、鋰離子電池材料、光催化材料、磁性材料等領(lǐng)域。
文檔編號C01G31/02GK102838164SQ20121036356
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者李志杰, 祖小濤 申請人:電子科技大學(xué)