一種鎢、氧晶格點(diǎn)位存在替代式雜原子的鎢青銅及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域與材料領(lǐng)域中的鎢青銅制備及其應(yīng)用，特別涉及W、O晶格點(diǎn)位存在替代式雜原子的鎢青銅粉體，及其制備方法和應(yīng)用；所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供進(jìn)一步提升鎢青銅中自由電子的濃度及透明隔熱性能、有效調(diào)控鎢青銅材料的禁帶寬度，并有效降低該材料的水熱制備難度的技術(shù)方案；具體方案為鎢青銅的化學(xué)通式為M1xW1-yM2yO3-z-tnMt，通式中M2為化學(xué)價(jià)+3、+4或+5的陽(yáng)離子，以代替式原子的形式存在于鎢青銅晶格中占據(jù)W的晶格點(diǎn)位；通式中nM為化學(xué)價(jià)-1的非金屬元素的陰離子，以代替式原子的形式存在于鎢青銅晶格中占據(jù)O的晶格點(diǎn)位；本發(fā)明的鎢青銅粉體或鎢青銅分散液制備成本低、性能優(yōu)良，用途廣泛。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種鎢、氧晶格點(diǎn)位存在替代式雜原子的鎢青銅及其制備
方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域與材料領(lǐng)域中的鎢青銅制備及其應(yīng)用，特別涉及W、O晶格點(diǎn)位存在替代式雜原子的鎢青銅粉體，及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]研究表明，溫帶地區(qū)每年接受的太陽(yáng)光能量為1000 kWh/m2。對(duì)穿過(guò)建筑玻璃的太陽(yáng)能量(即太原能攝入量)進(jìn)行調(diào)制具有巨大的節(jié)能潛力(Granqvist，C.G.(2007).Solar Energy Materials and Solar Cells 91(17): 1529-1598.)。就太陽(yáng)能量的波長(zhǎng)分布來(lái)看，太陽(yáng)光中紫外光、可見(jiàn)光和紅外光分別占7%、50%和43%。透明隔熱材料可以選擇性地透過(guò)可見(jiàn)光，以保障視覺(jué)通透性和室內(nèi)的自然采光，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)紫外光和紅外光的遮蔽。將透明隔熱材料均勻涂覆于玻璃或塑料薄膜表面形成透明隔熱涂層，是實(shí)現(xiàn)建筑或汽車(chē)玻璃節(jié)能化的一種有效手段之一。
[0003]目前常用的透明隔熱材料為重?fù)诫s的錫系或鋅系氧化物，如氧化銦錫(ΙΤ0)、氧化錫銻(ΑΤ0)、氧化鋅鋁(ΑΖ0)、氧化鍺鋁(GZO)等。上述材料均具有較寬的禁帶(約3.3-3.6eV)，因而可通過(guò)本征吸收來(lái)截止紫外光；而摻雜處理可以在材料中引入自由載流子，能過(guò)自由載流子與入射光的共振效應(yīng)選擇性截止紅外線。由經(jīng)典的等離子共振模型可知，載流子與電場(chǎng)發(fā)生共振的頻率(等尚子共振頻率，ωρ)可由下式給出:
【權(quán)利要求】
1.一種鎢、氧晶格點(diǎn)位存在替代式雜原子的鎢青銅，其特征在于:所述鎢青銅的化學(xué)通式為M1xW1IM2yO3ItnMt ;所述通式中W為鎢，O為氧； 所述通式中M1為化學(xué)價(jià)+1或+2的陽(yáng)離子，為堿金屬陽(yáng)離子、堿土金屬陽(yáng)離子、H+、NH4+、Sn2+、Tl+、Bi+、Bi2+的任意組合，且其處于鎢青銅晶格中WO6八面體框架間的三方、四方或六方空隙位； 所述通式中M2為化學(xué)價(jià)+3、+4或+5的陽(yáng)離子，為元素周期表中第三到第七副族中除W以外的任意元素、Zn、Sn,Mo, Sb、In、T1、Ni的陽(yáng)離子組合，且以代替式原子的形式存在于鶴青銅晶格中占據(jù)W的晶格點(diǎn)位； 所述通式中nM為化學(xué)價(jià)-1的非金屬元素的陰離子，為元素周期表中第七主族中的任意元素的陰離子組合，且以代替式原子的形式存在于鎢青銅晶格中占據(jù)O的晶格點(diǎn)位； 所述通式中參數(shù)滿(mǎn)足0.5≥叉≥0，0.5≥7≥0，0.3≥2≥0，0.5≥七≥0且0.5≥7+七> O。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎢、氧晶格點(diǎn)位存在替代式雜原子的鎢青銅，其特征在于所述鎢青銅為顆粒狀，其顆粒的長(zhǎng)徑比為1-100:1，且所述鎢青銅尺寸在至少一個(gè)維度上不大于100 nm ;在去離子水中的zeta電位≥20 mV或<一 20 mV。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎢、氧晶格點(diǎn)位存在替代式雜原子的鎢青銅，其特征在于所述鎢青銅穩(wěn)定分散于水、乙醇、丙醇、丁醇、丙酮、松節(jié)油、汽油、苯、甲苯、氯仿、乙酸乙酯、二甲苯、甲醇、異丙醇、吡啶、乙腈、苯酚、苯乙烯、四氯乙烯、三氯乙烯或三乙醇胺其中一種或多種混合溶液中。
4.一種水熱法制備權(quán)利要求1或2所述的鎢青銅的方法，其特征在于水熱法包括采用酸性試劑處理分散于水中的六價(jià)鎢鹽得到透明前驅(qū)液，還包括向所述前驅(qū)液中添加雜原子原料和還原性試劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備鎢青銅的方法，其特征在于所述酸性試劑與所述六價(jià)鎢鹽的摩爾比為1:10~10:1，所述酸性試劑為檸檬酸、乳酸、酒石酸、琥珀酸、對(duì)硝基苯甲酸、草酸、醋酸、磷酸、蘋(píng)果酸、水楊酸、鹽酸、硫酸、硝酸或磷酸；所述雜原子原料為含有所述雜原子的已知無(wú)機(jī)鹽，所述雜原子原料與所述六價(jià)鎢鹽的摩爾比為1:1~1:100;所述還原性試劑與所述六價(jià)鎢鹽的摩爾比為1:5~20:1，所述還原性試劑為抗壞血酸、甲酸、磷酸氫鈉、氰基硼氫化鈉、葡萄糖、乙二醇、PVP、油胺、SnCl2, KBH4, NaBH4, N2H4.H2O, N2H4 . HCl或 N2H4.H2SO40
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制備鎢青銅的方法，其特征在于所述水熱法的水熱處理溫度為40~150°C，處理時(shí)間為I~48小時(shí)，所述前驅(qū)液占反應(yīng)容器內(nèi)腔體積的20~90%。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎢青銅制得的分散液，其特征在于所述鎢青銅粉體在分散液中的含量為0.01~200 g/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的分散液，其特征在于所述分散液中含有聚氨酯樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)脂及其組合物，以及已知涂料用助劑。
9.權(quán)利要求1、4、7中任一項(xiàng)所述的鎢青銅或鎢青銅的分散液應(yīng)用于透明隔熱、透明導(dǎo)電、電致變色、氣致變色、光致變色、光催化及抗靜電領(lǐng)域中的。
【文檔編號(hào)】C01G53/00GK103449526SQ201310419047
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月14日
【發(fā)明者】康利濤, 王錕, 梁偉, 高峰, 李影, 鄧加春, 李培養(yǎng) 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)