一種調(diào)節(jié)二氧化釩粉體的帶隙的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)二氧化釩粉體的帶隙的方法，在水熱法制備所述二氧化釩粉體的過(guò)程中摻雜入規(guī)定量的摻雜元素以使獲得的化學(xué)組成為V1-xMxO2的二氧化釩粉體的光學(xué)帶隙在0～4.0eV之間連續(xù)可調(diào)，其中，0<x≤0.5，摻雜元素M為鎂、鋁、鑭、鋯、鎵、鈮、錫、鉭、錳、鎳、鉻、鋅、鈦、鎢、銻、鉍、銦或鐵。
【專利說(shuō)明】一種調(diào)節(jié)二氧化釩粉體的帶隙的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域及材料領(lǐng)域中的二氧化釩粉體制備，特別涉及通過(guò)摻雜調(diào)節(jié)二氧化釩粉體的帶隙的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]釩的氧化物是多價(jià)態(tài)、多晶相的復(fù)雜體系，其中二氧化釩的晶體結(jié)構(gòu)多達(dá)10余種，主要包括A相、B相、C相、M相、R相及水合物等10余種結(jié)晶相。目如，研究最多的是具有熱致變色性能的M/R相二氧化釩，因其可以廣泛應(yīng)用于智能窗戶涂層、光電開(kāi)光、熱敏電阻和光信息存儲(chǔ)等領(lǐng)域。
[0003]二氧化釩在68°C附近發(fā)生可逆相轉(zhuǎn)變，升溫過(guò)程從單斜結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體相變?yōu)樗姆浇Y(jié)構(gòu)的金屬相。二氧化釩金屬相光學(xué)帶隙為2.5eV，從金屬相轉(zhuǎn)變?yōu)榘雽?dǎo)體相過(guò)程中，費(fèi)米面附近能級(jí)劈裂，產(chǎn)生一個(gè)0.7eV本征帶隙，相變后光學(xué)帶隙仍為2.5eV左右。然而，實(shí)驗(yàn)光學(xué)帶隙測(cè)試值偏低，大約為1.5eV左右。伴隨著結(jié)構(gòu)和電子相變，其光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)等性質(zhì)發(fā)生劇烈變化。這些光學(xué)、電學(xué)、磁性性質(zhì)變化與二氧化釩能帶結(jié)構(gòu)具有密切關(guān)系。
[0004]二氧化釩光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)通過(guò)摻雜、膜系設(shè)計(jì)和復(fù)合膜等手段進(jìn)行調(diào)控，其中摻雜是一種常用的手段。中國(guó)專利(CN102120615A)選取21?30過(guò)渡元素為摻雜元素來(lái)調(diào)控二氧化釩粉體形貌和尺寸。中國(guó)專利(CN101391814A)利用鎢摻雜可以將二氧化釩相變溫度降低至室溫?？梢?jiàn)目前主要利用摻雜手段來(lái)調(diào)控二氧化釩相變溫度、可見(jiàn)光透過(guò)率，改善這些性能對(duì)二氧化釩具有重要意義。然而目前現(xiàn)有技術(shù)并未有任何關(guān)于調(diào)節(jié)二氧化鑰;帶隙的公開(kāi)。
[0005]二氧化釩的帶隙與其光學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)、催化性質(zhì)密切相關(guān)。二氧化釩相變前后帶隙變化可以很好解釋可見(jiàn)光透過(guò)率、近紅外光透過(guò)率和中遠(yuǎn)紅外光反射率變化規(guī)律。同時(shí)，二氧化釩相變前后帶隙變化為電子濃度、電阻率突變提供解釋工具。此外，二氧化釩與二氧化鈦具有相近結(jié)構(gòu)和光學(xué)帶隙，在光學(xué)催化方向具有應(yīng)用前景。通過(guò)調(diào)控二氧化釩帶隙，進(jìn)而更加有效調(diào)節(jié)其光學(xué)性質(zhì)、電子相變和催化性質(zhì)，為二氧化釩在不同環(huán)境下應(yīng)用提供有利條件。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]面對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本專利主要研究利用摻雜來(lái)調(diào)控二氧化釩粉體帶隙。具體地。本發(fā)明人通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)在二氧化釩中摻雜寬帶隙氧化物陽(yáng)離子可改善二氧化釩粉體的帶隙。
[0007]在此，本發(fā)明提供一種調(diào)節(jié)二氧化釩粉體的帶隙的方法，在水熱法制備所述二氧化釩粉體的過(guò)程中摻雜入規(guī)定量的摻雜元素以使獲得的化學(xué)組成為VhMxO2的二氧化釩粉體的光學(xué)帶隙在O?4.0eV之間連續(xù)可調(diào)，其中，0〈x < 0.5，摻雜元素M為鎂、招、鑭、錯(cuò)、鎵、銀、錫、鉭、猛、鎳、鉻、鋅、鈦、鶴、鋪、秘、銦或鐵。
[0008]較佳地，在制備所述二氧化釩粉體的過(guò)程中摻雜入所述摻雜元素以使獲得的二氧化釩粉體的本征帶隙在O?2eV之間連續(xù)可調(diào)。
[0009]較佳地，在制備所述二氧化釩粉體的過(guò)程中摻雜入摻雜元素鎂、鋁、鑭、鋯、鎵、鈮、錫、鉭、錳、鎳、鉻、鋅或鈦以使獲得的二氧化釩粉體的光學(xué)帶隙在1.6?4.0eV之間連續(xù)可調(diào)，本征帶隙在0.71?2eV之間連續(xù)可調(diào)。在更為優(yōu)選的實(shí)施例中，在制備所述二氧化釩粉體的過(guò)程中摻雜入該摻雜元素以使獲得的二氧化釩粉體的光學(xué)帶隙在1.6?2.5eV之間連續(xù)可調(diào)，本征帶隙在0.71?1.2eV之間連續(xù)可調(diào)。
[0010]又，較佳地，在制備所述二氧化釩粉體的過(guò)程中摻雜入摻雜元素鎢、銻、鉍、銦或鐵以使獲得的二氧化鑰；粉體的光學(xué)帶隙在O?1.4eV之間連續(xù)可調(diào),本征帶隙在O?0.6eV之間連續(xù)可調(diào)。
[0011]優(yōu)選的，0.0OKx ( 0.5，更優(yōu)選 0.0OKx ( 0.1，由其優(yōu)選 0.01 彡 x 彡 0.05。
[0012]本發(fā)明通過(guò)在水熱法制備二氧化釩粉體的過(guò)程中摻入規(guī)定的摻雜元素并控制摻雜元素的摻入量，以簡(jiǎn)單易控的方法實(shí)現(xiàn)二氧化釩帶隙可調(diào)。本發(fā)明的方法在調(diào)節(jié)二氧化釩帶隙還可調(diào)節(jié)二氧化釩粉體的形貌尺寸和/或相變溫度，有望在節(jié)能減排或能源催化信息等領(lǐng)域?qū)⒌玫綉?yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為實(shí)施例1所制得的二氧化釩粉體的X射線衍射圖；
圖2為實(shí)施例1所制得的二氧化釩粉體的透射電子顯微鏡圖；
圖3為實(shí)施例1所制得的二氧化釩粉體的升溫示差掃描量熱曲線；
圖4為實(shí)施例1所制得的二氧化釩粉體紫外可見(jiàn)吸收光譜；
圖5為實(shí)施例2所制得的二氧化釩粉體紫外可見(jiàn)吸收光譜。

【具體實(shí)施方式】
[0014]以下，參照附圖，并結(jié)合下述實(shí)施方式進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。應(yīng)理解，附圖和/或【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說(shuō)明本發(fā)明而非限制本發(fā)明。
[0015]首先，本實(shí)施方式以在水熱法制備金紅石相二氧化釩粉體過(guò)程中摻雜摻雜元素以調(diào)節(jié)二氧化釩的帶隙、形貌尺寸和相變溫度為例進(jìn)行說(shuō)明。
[0016]本發(fā)明采用堿性試劑處理四價(jià)釩離子和摻雜離子水溶液得到懸濁液的前驅(qū)體處理工序。前驅(qū)體處理工序可以采用堿性試劑滴定四價(jià)釩離子和摻雜離子水溶液直至生成懸濁液，滴定的終點(diǎn)的PH可為2?12，優(yōu)選為5?10，更優(yōu)選為6?8。
[0017]本發(fā)明中，四價(jià)釩離子水溶液可以通過(guò)可溶性釩原料溶于水制得。常用可溶性釩原料可以是三價(jià)、四價(jià)或五價(jià)釩鹽和/或其水合物，優(yōu)選為四價(jià)可溶性釩鹽及其水合物，例如硫酸氧釩(V0S04)、二氯氧釩(VOCl2)和草酸氧釩無(wú)水合物(VOC2O4.5H20)。應(yīng)理解，在采用三價(jià)或五價(jià)釩鹽和/或其水合物作為釩原料時(shí)，可以先經(jīng)氧化或還原等預(yù)處理形成四價(jià)釩鹽再溶于水，或者先將三價(jià)或五價(jià)釩鹽和/或其水合物溶于水后再經(jīng)氧化或還原制得四價(jià)釩離子水溶液。還可采用不可溶性釩原料來(lái)制備四價(jià)釩離子水溶液，將不可溶性釩原料經(jīng)氧化、還原或溶解等預(yù)處理使其可溶化。不可溶性釩原料可以是金屬釩、釩氧化物或其組口 O
[0018]本發(fā)明中，摻雜元素可為鎂、招、鑭、錯(cuò)、鎵、銀、錫、鉭、猛、鎳、鉻、鋅、鈦、鶴、鋪、秘、銦、鐵，摻雜離子水溶液可以通過(guò)摻雜元素的相應(yīng)化合物進(jìn)行制備，所選摻雜試劑可為氯化鎂、硫酸鎂、氟化鎂、氧化鎂、硝酸鎂、氯化鋁、硫酸鋁、溴化鋁、硝酸鋁、氯化鑭、硝酸鑭、氟化鑭、氫氧化鑭、氫氧化鋯、氯化鋯、硝酸氧鋯、硫酸鋯、氧化鎵、硝酸鎵、氧化鈮、五氯化鈮、四氯化錫、硫酸亞錫、二氯化錫、氧化鉭、二氯化錳、二氧化錳、硫化錳、硫酸鎳、硝酸鎳、氟化鎳、溴化鎳、氫氧化鎳、草酸鎳、鉻酸銨、三氯化鉻、硫酸鉻、硫酸鉻鉀、氯化鋅、硫化鋅、溴化鋅、硝酸溴、硫酸鋅、二氧化鈦、四氯化鈦、硫酸氧鈦、鎢酸銨、六氯化鎢、三氧化鎢、氟化銻、硫化銻、三氯化銻、五氧化銻、三氧化銻、碘化鉍鉀、氧化鉍、氯化鉍、氫氧化鉍、氯化銦、硫酸銦、硝酸銦、氧化銦、硫酸鐵、氯化鐵、硝酸鐵一種或幾種。此外，所述摻雜離子水溶液也可以利用相應(yīng)元素單質(zhì)進(jìn)行制備。
[0019]本發(fā)明中，堿性試劑可以為氨水、氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液、碳酸鈉水溶液、碳酸氫鈉水溶液、碳酸鉀水溶液、碳酸氫鉀水溶液等或其任意組合；優(yōu)選為氨水、氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液，更優(yōu)選為氫氧化鈉水溶液。
[0020]滴定完成時(shí)，懸濁液的pH值通常為2?12，此時(shí)所用的堿性試劑和四價(jià)釩離子水溶液的摩爾比通常為1:50?10:1，所用的堿性試劑的量應(yīng)至少為能形成懸濁液的最少量。即因此，堿性試劑和四價(jià)釩離子水溶液的摩爾比大于1:10，優(yōu)選的優(yōu)選為10:1?1: 5，更優(yōu)選為1:5?2:1。然而也應(yīng)理解，堿性試劑也不能過(guò)量很多，堿性試劑和四價(jià)釩離子水溶液的摩爾比也最好不要超過(guò)5:1。滴定以出現(xiàn)懸濁液作為滴定終點(diǎn)，容易觀察和控制，無(wú)需額外設(shè)備。四價(jià)釩離子水溶液的濃度可以為0.005?5mol/L，優(yōu)選為0.01?0.5mol/L。所用堿性試劑的濃度0.5?5mol/L，優(yōu)選為0.5?2mol/L。摻雜離子水溶液的濃度可以為0.005?2mol/L,優(yōu)選為0.01?0.5mol/L。慘雜離子和I凡離子摩爾比1:1000?1: 1，優(yōu)選1:1000 ?1:9，更優(yōu)選 1:99 ?1:19。
[0021]上述經(jīng)堿處理得到的懸濁液轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜，經(jīng)水熱反應(yīng)、干燥分離可制得帶隙可調(diào)的二氧化釩粉體。水熱反應(yīng)溫度可以為150?400°C，優(yōu)選為200?350°C，更優(yōu)選為250?300°C。水熱反應(yīng)時(shí)間為I?240小時(shí)，優(yōu)選為2?120小時(shí)，更優(yōu)選為4?40小時(shí)。水熱反應(yīng)填充比可以為20?90%，優(yōu)選30?80%，更優(yōu)選50?80%。
[0022]本發(fā)明制得的摻雜二氧化釩粉體具有單一的化學(xué)組成，其在本文中表示為VMJhO2，式中，X 滿足，0〈x ( 0.5，優(yōu)選 0.0OKx ( 0.5，更優(yōu)選，0.0OKx ( 0.1，尤其優(yōu)選
0.01 ^ X^0.05，M為如上所述的摻雜元素。并且，通過(guò)X射線衍射(XRD)確定其晶型均為單一的二氧化釩金紅石相結(jié)構(gòu)。通過(guò)紫外可見(jiàn)光吸收光譜測(cè)定本發(fā)明提供摻雜二氧化釩粉體的光學(xué)帶隙在O?4.0eV之間連續(xù)可調(diào)，優(yōu)選為1.2?3.0eV，更優(yōu)選為1.6?2.5eV ;本征帶隙在O?2eV之間連續(xù)可調(diào)，優(yōu)選為O?1.2eV，更優(yōu)選為O?0.5eV。其中，摻雜入摻雜元素鎂、鋁、鑭、鋯、鎵、鈮、錫、鉭、錳、鎳、鉻、鋅或鈦可使二氧化釩的光學(xué)帶隙變寬，具體地，可實(shí)現(xiàn)二氧化釩粉體的光學(xué)帶隙在1.6?4.0eV之間連續(xù)可調(diào)，本征帶隙在0.71?2eV之間連續(xù)可調(diào)，優(yōu)選地，光學(xué)帶隙在1.6?2.5eV之間連續(xù)可調(diào)，本征帶隙在0.71?1.2eV之間連續(xù)可調(diào)。又，摻雜入摻雜元素鎢、銻、鉍、銦或鐵以使獲得的二氧化釩粉體的光學(xué)帶隙在O?1.4eV之間連續(xù)可調(diào)，本征帶隙在O?0.6eV之間連續(xù)可調(diào)。
[0023]本發(fā)明的方法不僅如上述可以調(diào)節(jié)二氧化釩的帶隙，還可以調(diào)節(jié)制備的二氧化釩的形貌尺寸和/或相變溫度。通過(guò)透射電子顯微鏡(TEM)觀測(cè)本發(fā)明提供摻雜二氧化釩粉體為顆粒狀、棒狀或花狀，其尺寸在5nm?2μπι之間。粉體的長(zhǎng)徑比優(yōu)選為1:1?50:1。所述摻雜二氧化f凡粉體的尺寸為5nm?2 μ m,優(yōu)選在至少一個(gè)維度上不大于10nm,更優(yōu)選在三個(gè)維度上均不大于10nm,最優(yōu)選在三個(gè)維度上均不大于50nm。所述棒狀優(yōu)選為短棒狀，所述顆粒狀可以為例如近球形、橢圓形、雪花形、立方形、片形等。通過(guò)二氧化釩粉體的升溫示差掃描量熱曲線確定二氧化釩粉體的相變溫度，本發(fā)明提供摻雜二氧化釩粉體的相轉(zhuǎn)變溫度在-50?120°C之間連續(xù)可調(diào)，優(yōu)選為-30?80°C，更優(yōu)選為50?80°C。
[0024]本發(fā)明的特點(diǎn)及顯著創(chuàng)新之處在于:
1)利用液相法制備摻雜二氧化釩粉體，使用常見(jiàn)釩鹽和摻雜劑作為原料即可實(shí)現(xiàn)二氧化釩帶隙的連續(xù)可調(diào)，成本低，操作簡(jiǎn)單；
2)不僅可以調(diào)節(jié)二氧化釩帶隙，還可調(diào)節(jié)二氧化釩的形貌尺寸和/或相變溫度。
[0025]本發(fā)明的方法還可應(yīng)用于能源信息設(shè)備，包括微型光電開(kāi)關(guān)器件、熱敏電阻、電池材料和光信息存儲(chǔ)器件等，還可以應(yīng)用于節(jié)能涂料、節(jié)能油漆、溫控裝置(例如太陽(yáng)能溫控裝置)以及節(jié)能涂層，也可以應(yīng)用于既有建筑、車船等表面的節(jié)能改造。
[0026]本發(fā)明進(jìn)一步例如以下實(shí)施例以更好地說(shuō)明本發(fā)明。同樣應(yīng)理解，以下實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。下述示例具體的溫度、時(shí)間等也僅是合適范圍中的一個(gè)示例，即、本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過(guò)本文的說(shuō)明做合適的范圍內(nèi)選擇，而并非要限定于下文示例的具體數(shù)值。
[0027]實(shí)施例1
將1g VOSO4溶解于50ml去離子水中，用lmol/L的NaOH溶液滴定，并不斷攪拌，待滴定完全后將懸濁液裝入盛有45ml去離子水的50ml水熱釜中，240°C水熱反應(yīng)96小時(shí)，離心干燥得到二氧化釩粉體。如圖1XRD譜圖所示其晶相為純M相。從圖2TEM中，可以發(fā)現(xiàn)二氧化釩形貌為顆粒狀和棒狀，尺寸在60nm左右。如圖3DSC曲線表明二氧化釩粉體具有相變性質(zhì)，相變溫度為67°C。圖4示出二氧化釩粉體的紫外可見(jiàn)吸收光譜，其光學(xué)帶隙為1.53eV，本征帶隙為0.7eV。
[0028]實(shí)施例2
將1g VOSO4和0.025g TiCl4溶解于50ml去離子水中，用lmol/L的NaOH溶液滴定，并不斷攪拌，待滴定完全后將懸濁液裝入盛有45ml去離子水的50ml水熱釜中，240°C水熱反應(yīng)96小時(shí)，離心干燥得到鈦摻雜二氧化釩粉體，化學(xué)式為TiatllVa99O2，物相為M相。粉體相變溫度為67°C，顆粒尺寸為60nm左右。圖5表明1%鈦摻雜二氧化釩粉體光學(xué)帶隙為
1.63eV，本征帶隙為0.71eV。
[0029]實(shí)施例3
用1g VOSO4和0.3g TiCl4重復(fù)實(shí)施例2中實(shí)驗(yàn)制得鈦摻雜二氧化釩粉體，其化學(xué)式為Tiatl31Va 969O2，物相為M相。粉體相變溫度為65°C，顆粒尺寸為60nm左右。3.1%鈦摻雜二氧化釩粉體光學(xué)帶隙為2.03eV，本征帶隙為0.86eV。
[0030]實(shí)施例4
將5g VOCl2和0.0lg MgCl2溶解于50ml去離子水中，用0.5mol/L的NH3.H2O溶液滴定，并不斷攪拌，待滴定完全后將懸濁液裝入盛有45ml去離子水的50ml水熱釜中，290°C水熱反應(yīng)18小時(shí)，離心干燥得到鎂摻雜二氧化釩粉體,其化學(xué)式為Mgci cil3Vtl 987Oy鎂摻雜二氧化釩粉體物相為M相，相變溫度為60°C，顆粒尺寸為60nm。1.3%鎂摻雜二氧化釩粉體光學(xué)帶隙為1.70eV，本征帶隙為0.75eV。
[0031]實(shí)施例5
將5g VOCl2和0.15g MgCl2重復(fù)實(shí)施例4中實(shí)驗(yàn)制得鎂摻雜二氧化釩粉體，其化學(xué)式為Mgatl94Va9tl6O2,物相為M相。粉體相變溫度為45°C，顆粒尺寸為30nm左右。9.4%鎂摻雜二氧化釩粉體光學(xué)帶隙為2.12eV，本征帶隙為0.98eV。
[0032]實(shí)施例6
將5g VOCl2和0.15g AlCl3重復(fù)實(shí)施例4中實(shí)驗(yàn)制得鋁摻雜二氧化釩粉體，其化學(xué)式為Alatl58Va 942O2,物相為M相。粉體相變溫度為62°C，顆粒尺寸為50nm左右。5.8%鋁摻雜二氧化釩粉體光學(xué)帶隙為1.84eV，本征帶隙為0.80eV。
[0033]實(shí)施例7
將5g VOCl2和0.07g SnO2重復(fù)實(shí)施例4中實(shí)驗(yàn)制得錫摻雜二氧化釩粉體，其化學(xué)式為Sn0.029V0.97102，物相為M相。粉體相變溫度為74°C，顆粒尺寸為80nm左右。2.9%錫摻雜二氧化釩粉體光學(xué)帶隙為1.64eV，本征帶隙為0.76eV。
[0034]實(shí)施例8
將5g VOCl2和0.30g ZrO(NO3)2重復(fù)實(shí)施例4中實(shí)驗(yàn)制得鋯摻雜二氧化釩粉體，其化學(xué)式為Zrai5Va85O2，物相為M相。粉體相變溫度為80°C，顆粒尺寸為90nm左右。15%鋯摻雜二氧化釩粉體光學(xué)帶隙為2.46eV，本征帶隙為1.20eV。
[0035]實(shí)施例9
將1g VOC2O4.5Η20和0.02g FeSO4溶解于50ml去離子水中，用2mol/L的Na2CO3溶液滴定，并不斷攪拌，待滴定完全后將懸濁液裝入盛有45ml去離子水的50ml水熱釜中，280°C水熱反應(yīng)48小時(shí)，離心干燥得到鐵摻雜二氧化釩粉體,其化學(xué)式為Feci ci2Vtl 98Oy鐵摻雜二氧化釩粉體物相為M相，相變溫度為58°C，顆粒尺寸為50nm。2%鐵摻雜二氧化釩粉體光學(xué)帶隙為1.35eV，本征帶隙為0.60eV。
[0036]實(shí)施例10
將1g VOC2O4.5H20和0.2g FeSO4重復(fù)實(shí)施例9中實(shí)驗(yàn)制得鐵摻雜二氧化釩粉體，其化學(xué)式為Feai3Va87O2，物相為M相。粉體相變溫度為53°C，顆粒尺寸為30nm左右。13%鐵摻雜二氧化釩粉體光學(xué)帶隙為1.leV，本征帶隙為0.48eV。
[0037]實(shí)施例11
將1g VOC2O4.5H20和0.1g Bi2O3重復(fù)實(shí)施例9中實(shí)驗(yàn)制得鉍摻雜二氧化釩粉體，其化學(xué)式為Biatl62Va 938O2，物相為M相。粉體相變溫度為56°C，顆粒尺寸為40nm左右。6.2%鉍摻雜二氧化釩粉體光學(xué)帶隙為1.2eV，本征帶隙為0.58eV。
[0038]實(shí)施例12
將1g VOC2O4.5H20和0.2g Bi2O3重復(fù)實(shí)施例9中實(shí)驗(yàn)制得鉍摻雜二氧化釩粉體，其化學(xué)式為BiaiVa9O2，物相為M相。粉體相變溫度為52°C，顆粒尺寸為30nm左右。10%鉍摻雜二氧化釩粉體光學(xué)帶隙為0.98eV，本征帶隙為0.38eV。
[0039]實(shí)施例13
將5g VOCl2和0.1g Sb2O3重復(fù)實(shí)施例9中實(shí)驗(yàn)制得銻摻雜二氧化釩粉體，其化學(xué)式為Sb0.054V0.94602，物相為M相。粉體相變溫度為53°C，顆粒尺寸為15nm左右。5.4%銻摻雜二氧化釩粉體光學(xué)帶隙為1.2eV，本征帶隙為0.53eV。
[0040]實(shí)施例14
將1g VOSO4和0.1g InCl3重復(fù)實(shí)施例9中實(shí)驗(yàn)制得銦摻雜二氧化釩粉體，其化學(xué)式為1%_να95202，物相為M相。粉體相變溫度為60°C，顆粒尺寸為60nm左右。4.8%銦摻雜二氧化釩粉體光學(xué)帶隙為1.3eV，本征帶隙為0.43eV。
[0041]產(chǎn)業(yè)應(yīng)用性:本發(fā)明的方法簡(jiǎn)單易控，可應(yīng)用于節(jié)能減排設(shè)備，例如節(jié)能薄膜、節(jié)能涂料、太陽(yáng)能溫控裝置；或能源信息設(shè)備，例如，微型光電開(kāi)關(guān)器件、熱敏電阻、電池材料和光信息存儲(chǔ)器件。
【權(quán)利要求】
1.一種調(diào)節(jié)二氧化釩粉體的帶隙的方法，其特征在于，在水熱法制備所述二氧化釩粉體的過(guò)程中摻雜入規(guī)定量的摻雜元素以使獲得的化學(xué)組成為VhMxO2的二氧化釩粉體的光學(xué)帶隙在O?4.0eV之間連續(xù)可調(diào)，其中，0〈x < 0.5，摻雜元素M為鎂、鋁、鑭、鋯、鎵、鈮、錫、鉭、猛、鎳、鉻、鋅、鈦、鶴、鋪、秘、銦或鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在制備所述二氧化釩粉體的過(guò)程中摻雜入所述摻雜元素以使獲得的二氧化釩粉體的本征帶隙在O?2eV之間連續(xù)可調(diào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在制備所述二氧化釩粉體的過(guò)程中摻雜入摻雜元素鎂、鋁、鑭、鋯、鎵、鈮、錫、鉭、錳、鎳、鉻、鋅或鈦以使獲得的二氧化釩粉體的光學(xué)帶隙在1.6?4.0eV之間連續(xù)可調(diào)，本征帶隙在0.71?2eV之間連續(xù)可調(diào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在制備所述二氧化釩粉體的過(guò)程中摻雜入該摻雜元素以使獲得的二氧化釩粉體的光學(xué)帶隙在1.6?2.5eV之間連續(xù)可調(diào)，本征帶隙在0.71?1.2eV之間連續(xù)可調(diào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在制備所述二氧化釩粉體的過(guò)程中摻雜入摻雜元素鎢、銻、鉍、銦或鐵以使獲得的二氧化釩粉體的光學(xué)帶隙在O?1.4eV之間連續(xù)可調(diào)，本征帶隙在O?0.6eV之間連續(xù)可調(diào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，0.0OKx ( 0.5。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，0.0OKx < 0.1。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，0.01 ^ 0.05。
【文檔編號(hào)】C01G31/02GK104276602SQ201310283298
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月8日
【發(fā)明者】高彥峰, 陳石, 戴雷, 羅宏杰, 曹傳祥, 金平實(shí) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所