[0010] 将钒源分散在溶剂中,使得钒源完全溶解,再调节pH值为2-3,搅拌至混合均匀得到含有钒离子浓度为0.05-0.5mol/L的混合溶液,将钨源按化学计量比加入到混合溶液中,继续搅拌至混合均匀,静置后得到混合浆料。
[0017] 高分子模板剂采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP);在上述浆料中加入PVP,继续搅拌2-6h,静置2-3h即得到电纺液,其中每10ml溶液中聚乙烯吡咯烷酮的质量为0.6-1.5g。
[0019] 采用静电纺丝的制备方法制备,技术要求:注射针头口径:0.1-0.6mm;直流电压:10-20KV;针头到收集板的固化距离为:10-20cm;室内温度:15-20℃;相对湿度:45-60%。
[0021] 将静电纺丝制备出的纳米线进行热处理,以2-3℃/min的速率升至350-500℃,保温0.5-1h,去除PVP,在热处理过程中,五氧化二钒成核长大,钨酸铵受热分解成三氧化钨,自然降温即得到掺杂了三氧化钨的五氧化二钒纳米线。
[0023] 将上述纳米线放入真空管式炉中,通入氩氢混合气体,真空压力为0.01Mpa-0.04Mpa,进行三氧化钨和五氧化二钒的还原;为了防止钒和钨的过度还原,温度控制在
300-500℃之间,保温时间为20-60min,得到结晶度良好的V1-xWxO2 纳米线。
[0028] (3)本发明提供了一种制备掺杂二氧化钒的方法,该掺杂二氧化钒的化学组成为V1-xWxO2 ,式中,0
附图说明
[0029] 图1为本发明实例1中制备的五氧化二钒的静电纺丝的SEM形貌图。
[0030] 图2为本发明实例1中制备的五氧化二钒纳米线的XRD图。
[0031] 图3为本发明实例1中制备的二氧化钒纳米线的XRD图。
[0032] 图4为本发明实例2中制备得到的掺杂二氧化钒V0.97W0.03O2的XRD图。
[0033] 图5 为本发明实例3中制备得到的掺杂二氧化钒V0.97W0.03O2的SEM形貌图。
[0034] 具体实验方式
[0035] 实例一:无掺杂的二氧化钒纳米线
[0036] (1)称取0.3gV2O5,加入4ml去离子水混合搅拌,在搅拌的过程中,缓慢滴加4ml质量分数为30%的H2O2水溶液,反应0.5h,V2O5在水中完全溶解,滴加HCl调节pH至1.5,继续搅拌2h,静置3h得到澄清的红色溶液;其中,钒离子在溶液中的浓度为0.4mol/L。
[0037] (2)加入1gPVP,在室温下磁力搅拌3h,静置2h即可得到均匀、红褐色且有一定粘度的纺丝液;其中,每10ml溶液中PVP的质量为1.25g。
[0038] (3)将配置好的纺丝加入到纺丝装置中,进行静电纺丝,喷嘴针头直径为0.3mm,工作电压为15kV,针头到接收板的固话距离为15cm,室温为15℃,相对湿度为45%,得到复合纳米线;图1为复合纳米线的扫描电镜图像,从图中可以看出复合纤维均匀、表面光滑。
[0039] (4)将上述制备的复合纳米线放到马弗炉中热处理,升温速率为2℃/min,在500℃保温0.5h,自然降温,即V2O5纳米线;图2为V2O5纳米线的XRD图像,从图像中可以看出,热处理之后得到了较纯的五氧化二钒,并没有其他杂相的峰出现。
[0040] (5)最后,V2O5纳米线放到真空管式炉中,通入氩氢混合气体,真空压力为0.02Mpa,450℃保温30min,自然降温后就得到纯的VO2纳米线;从图3可以看出,五氧化二钒很好地被还原成了单斜相的二氧化钒VO(2 M)。
[0041] 实例二:掺杂二氧化钒V0.97W0.03O2纳米线
[0042] (1)称取0.3gV2O5,加入4ml无水乙醇混合搅拌,在搅拌的过程中,缓慢滴加4ml质量分数为30%的H2O2水溶液,反应0.5h,V2O5完全溶解,滴加HCl调节pH至2.5,继续搅拌1h,此时溶液中钒离子浓度为0.4mol/L,加入0.025g钨酸铵,继续搅拌2h,静置3h,得到澄清的红色溶液。
[0043] (2)加入0.5gPVP,在室温下磁力搅拌5h,静置2h即可得到均匀、红褐色且有一定粘度的纺丝液;其中,每10ml溶液中PVP的质量为0.63g。
[0044] (3)将配置好的纺丝加入到纺丝装置中,进行静电纺丝,喷嘴针头直径为0.2mm,工作电压为20kV,针头到接收板的固化距离为20cm,室温为15℃,相对湿度为45%,得到复合纳米线。
[0045] (4)将上述制备的复合纳米线放到马弗炉中热处理,升温速率为2℃/min,在500℃保温0.5h,自然降温,即得到掺杂了三氧化钨的的V2O5纳米线。
[0046] (5)把V2O5纳米线放到真空管式炉中,通入氩氢混合气体,真空压力为0.02Mpa ,500℃保温20min,自然降温后就得到掺杂之后的二氧化钒V0.97W0.03O2纳米线;图4为V0.97W0.03O2的XRD图,从右上角的小图可以看出,和纯的二氧化钒相比,掺杂之后二氧化钒的XRD峰向左发生了移动,这充分说明元素W成功的进入了二氧化钒的晶体结构内;从图5可以看出,掺杂之后的二氧化钒纳米线直径控制在了50nm左右,同时表面的颗粒直径为10-
40nm。
[0047] 实例三:掺杂二氧化钒V0.96W0.04O2纳米线
[0048] (1)称取0.6g硫酸氧钒VOSO4加,加入到15g去离子水中混合搅拌,在搅拌的过程中,缓慢滴加1ml质量分数为30%的H2O2水溶液,反应20min,硫酸氧钒完全溶解,再滴加HCl调节溶液pH至2,继续搅拌10min,此时钒离子在溶液中的浓度为0.2mol/L;加入0.025g钨酸铵,继续搅拌2h,静置3h,可得到澄清的蓝色溶液。
[0049] (2)称取2gPVP,在室温下磁力搅拌6h,静置3h即得到了蓝色、均一的纺丝液,其中,10ml溶液中PVP的质量为1.25g。
[0050] (3)将配置好的纺丝加入到纺丝装置中,进行静电纺丝,喷嘴针头直径为0.2mm,工作电压为20kV,针头到接收板的固化距离为15cm,室温为15℃,相对湿度为60%,得到复合纳米线。
[0051] (4)将上述制备的复合纳米线放到马弗炉中热处理,升温速率为2℃/min,在350℃保温1h, VOSO4受热分解后得到掺杂了三氧化钨的V2O5纳米线。
[0052] (5)随后,V2O5纳米线放到真空管式炉中,通入氩氢混合气体,真空压力为0.01Mpa,300℃保温1h,自然降温后就得到掺杂之后的二氧化钒V0.96W0.04O2纳米线;纳米颗粒形貌规则,直径为20nm左右,纳米线的直径为30-40nm。