本發明專利技術提供了一種光譜局域修飾的熱色納米復合粉體及其制備方法。該粉體是由VO2層、貴金屬層、透明氧化物層組成的多層復合核殼結構，其中VO2層作為核層，貴金屬層與透明氧化物層分別位于第二層或者第三層。本發明專利技術通過在二氧化釩納米粒子表面包覆貴金屬層和透明氧化物層，不僅可以提高二氧化釩納米顆粒的穩定性，還可以調節二氧化釩納米粉體的光譜特性，調節其透射色和反射色，以達到改善其二氧化釩粉體顏色的目的。該粉體可廣泛用于隔熱涂層和貼膜等領域，可應用于智能節能涂層，也可以用于玻璃以及外墻等隔熱場合。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及化工領域及材料領域中的熱致變色功能性復合納米粉體及其制備方法。技術背景在我國，建筑能耗占社會總能耗的30%左右，其中采暖和空調的能耗占建筑能耗的55 %。在現代建筑中，玻璃占外墻的面積比例越來越大，據測算通過玻璃窗進行的熱傳遞在冬夏季節分別占48%和71 %。若采用空調調節室內溫度，制冷溫度提高2度，制冷負荷減少約20%;制熱溫度調低2度，制熱負荷減少約30%，通過在玻璃上貼隔熱膜或涂布隔熱涂層可大幅減少能耗。二氧化釩是可以發生可逆相變的材料，在相變前后，其光學性質發生顯著的變化。當溫度高于相變溫度時，二氧化釩為金屬態的R相，可以阻擋太陽中的紅外線，當溫度低于相變溫度時，二氧化釩為半導體態的M相，可以讓太陽光無遮擋通過。因此，利用二氧化釩的溫度開關效應，可以制備完全智能的節能窗口系統。目前，制備熱致變色智能窗玻璃主要有兩種，一種是采用磁控濺射制備VO2薄膜，另一種是采用化學合成VO2納米粉體，再將粉體制成涂料，涂敷于玻璃表面或透明塑料上，得到具有節能效果的玻璃或貼膜。光學計算(J.Appl.Phys.，2010，108，063525)表明，若能將二氧化釩納米粉體分散于其他透明基質，可在保留二氧化釩光學調控性能的基礎上，提高可見光透過率至實用水平，該方法所制備的薄膜，方法簡單，便于規模化，不但可以對現有玻璃窗進行節能改造，還可以涂覆于不同襯底上，擴大二氧化釩薄膜的應用性。然而，由于二氧化釩在可見光區的吸收比較大，呈現土黃色，不易被人們所接收，因此，改善二氧化釩在使用過程中的顏色具有重要的實用價值。對于濺射沉積的薄膜，專利CN101269918B公開了利用多層膜結構設計，改善二氧化釩薄膜的反射和透射光譜的方法，但是由于多層膜的設計是全光譜的修飾，在改善可見光區光譜的同時也會對其它波段產生影響，且工序復雜，會極大的提高薄膜的成本。專利CN101205120BG公開了貴金屬納米粒子對濺射沉積的二氧化釩薄膜的光譜局域修飾特性，利用貴金屬在可見至紅外波段的局域等離子共振吸收峰，可以對光譜進行局域修飾而不影響其它光譜區的特性。然而，對于由二氧化釩粉體形成的薄膜光譜的修飾，至今仍是一片空白。
技術實現思路
本專利技術通過對二氧化釩納米粉體表面進行局域光譜修飾，從實現對二氧化釩粉體形成的薄膜光譜的局域修飾，以此達到改善薄膜的透射色和反射色的目的。采用二氧化釩粉體與其它透明基質復合制備薄膜的方法，具有成本低，易于大規模化的特點，不僅可以用于原有玻璃窗的節能化改造，并且可以涂敷于不同襯底上，擴大了二氧化釩的應用性。但是由于二氧化釩的本征吸收和高的折射率，導致二氧化釩的涂層在可見光區域的透過率比較低，涂層顏色呈土黃色，不受大眾歡迎，因此，改善二氧化釩的可見光透過率和涂層的反射色，具有很重要的應用價值。本專利技術核心創新點是利用貴金屬改性智能二氧化釩復合粉體，同時通過形成的核殼結構對提高二氧化釩粉體的穩定性和抗氧化性也具有很好的效果。本專利技術提供一種光譜局域修飾的熱色納米復合粉體，由VO2層、貴金屬層、透明氧化物層組成的核殼結構，其中VO2層作為核層，貴金屬層與透明氧化物層分別位于第二層或者第三層，優選為透明氧化物為第三層。所述的VO2層為M/R相的二氧化釩納米粉體，其三維尺寸中最小的尺寸不超過IOOnm,優選為三個維度上尺寸不大于lOOnm，其形狀可為近球形，橢圓形，薄片狀，方塊狀，多邊形，圓柱形等，相變溫度在-20-70oC可調，優選為25-60oC可調。所述的貴金屬層選自金，銀，銅中的一種，貴金屬層的厚度不大于50nm，考慮到貴金屬層對可見光的調節效果，進一步的優選為不大于20nm。所述的透明氧化物層選自氧化鈦，氧化硅，氧化鋁，氧化鈰，氧化錫，氧化鋅，氧化鋯，氧化鈮，氧化鉭，氧化鉿，氧化鈧，氧化銦，氧化釔中的一種。氧化物層的厚度小于lum，優選為不大于lOOnm。本專利技術還提供上述光譜局域修飾的熱色復合納米粉體的制備方法，包括以下步驟:(I)將二氧化釩粉體分散于含有分散助劑的分散介質中，得到混合物A ;(2)在所述的混合物A中加入含有貴金屬離子的溶液以及還原劑，攪拌后，反應得到包裹了貴金屬的二氧化f凡納米粉體；(3)把包裹了貴金屬的二氧化釩納米粉體加入含有分散助劑的分散介質中，得到混合物B ；(4)在混合物B中加入含有透明氧化物前驅體的溶液，經反應后，得到依次包覆貴金屬和透明氧化物的二氧化釩粉體。以上工序得到的是VO2層作為核層，貴金屬層位于第二層，透明氧化物層位于第三層的產物。要得到透明氧化物層位于第二層，貴金屬層位于第三層的二氧化釩粉體，只需要把工序⑵和⑷調換即可。在工序⑴或(3)中的分散介質為甲醇，乙醇，異丙醇，乙酸乙酯，乙酸丁酯，甲苯，氯仿，二甲基甲酰胺，二甲基亞砜，二氯乙烷，丙酮中的一種。其中，二氧化釩粉體與分散介質的重量比為1:1-1:1000，更優選的為1:5-1:100。在工序(I)或(3)中加入的分散助劑可以是聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮，有機硅表面活性劑，含氟表面活性劑中的一種。在工序(I)或(3)中加入分散介質的0.02-2重量％的所述分散助劑。貴金屬層由含有貴金屬離子的溶液與還原劑反應得到，金屬離子溶液選自氯金酸，硝酸銀，硝酸銅中的一種，還原劑優選為硼氫化鈉。所述的氧化物由透明氧化物前驅體得到，所述透明氧化物前驅體選自鈦酸丁酯，異丙醇鈦，正硅酸乙酯，正硅酸甲酯，硝酸鋁，氯化鈰，氯化錫，二氯氧鋯，硝酸鋅，醋酸鋅，氯化鈮，氯化鉭，氯化鉿，氯化銦，氯化釔中的一種。本專利技術利用貴金屬改性智能二氧化釩復合粉體，對二氧化釩納米粉體表面進行局域光譜修飾，從實現對二氧化f凡粉體形成的薄膜光譜的局域修飾，以此達到改善薄膜的透射色和反射色的目的。此外，由于二氧化釩納米粉體在潮濕的空氣中易于氧化，從而影響其性能并會縮短材料的使用壽命，因此二氧化釩納米粉體表面包裹貴金屬層不僅能修飾二氧化釩的光譜特性，更可以對二氧化釩粉體起到保護作用。本專利技術通過在二氧化釩納米粒子表面包覆貴金屬層和透明氧化物層，不僅可以提高二氧化釩納米顆粒的穩定性，還可以調節二氧化釩納米粉體的光譜特性，調節其透射色和反射色，以達到改善其二氧化釩粉體顏色的目的。該粉體可廣泛用于隔熱涂層和貼膜等領域，可應用于智能節能涂層，也可以用于玻璃以及外墻等隔熱場合。【附圖說明】圖1為本專利技術所制備的光譜局域修飾的熱色納米復合粉體的示意圖，其中圖a為Ii2i3結構，圖b為1@3@2結構。其中I為VO2層，2為貴金屬層，3為透明氧化物層。【具體實施方式】下面結合附圖和【具體實施方式】進一步說明本專利技術。本專利技術的方法，包括步驟:(1)將二氧化釩粉體分散于含有分散助劑的分散介質中，得到混合物A ； (2)在所述的混合物A中加入含有貴金屬離子的溶液和還原劑，攪拌后，反應得到包裹了貴金屬的二氧化釩納米粉體；(3)把包裹了貴金屬的二氧化釩納米粉體加入含有分散助劑的分散介質中，得到混合物B ； (4)在混合物B中加入含有透明氧化物前驅體的溶液，經反應后，得到依次包覆貴金屬和透明氧化物的二氧化釩粉體。要得到貴金屬在透明氧化物之上的二氧化釩粉體，只需要把工序(2)和(4)調換即可。具體地，可將重量百分比含量為1-50%的二氧化釩粉體和50-99%的含有分散助劑的分散介質先超聲分本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種光譜局域修飾的熱色納米復合粉體，其特征在于，該粉體是由VO2層、貴金屬層、透明氧化物層組成的多層復合核殼結構，其中VO2層作為核層，貴金屬層與透明氧化物層分別位于第二層或者第三層。
【技術特征摘要】
1.一種光譜局域修飾的熱色納米復合粉體，其特征在于，該粉體是由￥02層、貴金屬層、透明氧化物層組成的多層復合核殼結構，其中VO2層作為核層，貴金屬層與透明氧化物層分別位于第二層或者第三層。2.根據權利要求1所述的光譜局域修飾的熱色納米復合粉體，其特征在于，所述的VO2層為M/R相的二氧化釩納米粉體，其三維尺寸中最小的尺寸不超過lOOnm。3.根據權利要求1或2所述的光譜局域修飾的熱色納米復合粉體，其特征在于所述的貴金屬層選自金，銀，銅中的一種，貴金屬層的厚度為不大于50nm。4.根據權利要求1或2所述的光譜局域修飾的熱色納米復合粉體，其特征在于，所述的透明氧化物選自氧化鈦，氧化娃，氧化招，氧化鋪，氧化錫，氧化鋅，氧化錯，氧化銀，氧化鉭，氧化鉿，氧化鈧，氧化銦，氧化釔中的一種，透明氧化物層厚度小于lum。5.根據權利要求1或2項所述的光譜局域修飾的熱色納米復合粉體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將二氧化釩粉體分散于含有分散助劑的分散介質中，得到混合物A; (2)在所述的混合物A中加入含有貴金屬離子的溶液和還原劑，攪拌后，反應得到包裹了貴金屬的二氧化釩納米粉體，貴金屬離子溶液的濃度為0.1-10重量％ ； (3)把包裹了貴 金屬的二氧化釩納米粉體加入含有分散助劑的分散介質中，得到混合物B ; (4)在混合物B中加入含有透明氧化物前驅體的溶...
【專利技術屬性】
技術研發人員：徐剛，肖秀娣，柴冠麒，張華，
申請(專利權)人：中國科學院廣州能源研究所，
類型：發明
國別省市：廣東;44
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