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CN109485097A - 一种铯铪钨青铜及其制备方法与应用 - Google Patents

一种铯铪钨青铜及其制备方法与应用 Download PDF

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CN109485097A
CN109485097A CN201811543293.2A CN201811543293A CN109485097A CN 109485097 A CN109485097 A CN 109485097A CN 201811543293 A CN201811543293 A CN 201811543293A CN 109485097 A CN109485097 A CN 109485097A
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Abstract

本发明公开了一种铯铪钨青铜及其制备方法与应用,其中,所述铯铪钨青铜的化学式为CsyHfxW1‑xO3,其中0≤x≤0.30,0.20≤y≤0.33。本发明所述铯铪钨青铜用于隔热涂料或隔热薄膜的制备,提高隔热涂料或隔热薄膜的透光隔热性能。

Description

一种铯铪钨青铜及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及钨青铜领域,尤其涉及一种铯铪钨青铜及其制备方法与应用。
背景技术
现代建筑大厦为了时尚美观和改善室内采光,大量使用玻璃、薄膜等薄型、透明外部材料用取代传统泥墙,但是这些普通的材料对太阳光辐射起不了阻隔作用,反而使室内升温过高,导致空调能耗的增加,严重浪费能源。节能减排是实现可持续发展的要求之一,建筑节能和汽车节能是节能减排的重要组成部分。目前,建筑节能和汽车节能是值得关注的一个问题,室内与室外或者车内与车外进行能量交换主要通过门窗玻璃进行的,建筑和车内的能耗增加很大原因在于普通的门窗无法使得室内外能量交流得到有效的控制。改善门窗玻璃的光谱选择性是减少能耗的重要研究领域之一。
目前应用在改善窗体玻璃的光谱选择性的材料有两类分别是导热系数较低的透明隔热材料和具有近红外遮蔽性能的透明隔热材料,导热系数较低的透明隔热材料的隔热性能有待提高,目前的研究集中在提高近红外遮蔽性能。
钨青铜型材料是一种绿色环保节能型的透明隔热功能材料,由于它相对于氧化铟锡(ITO)、氧化锡锑(ATO)、LaB6和Low-E玻璃等透明隔热材料具有优异的近红外遮蔽性能、低毒性、低成本及合成工艺简单等优点被广泛应用作窗体的隔热涂层材料。目前,关于双掺杂钨青铜的报道比较少,对于碱金属和过渡金属共掺杂的钨青铜的报道主要集中在固相法制备,但固相法制备所需温度较高、产物粒径较大、分散性不高。同时,现有技术中制备得到的钨青铜粉体在应用在隔热涂料或隔热薄膜中的透明隔热性能还需要进一步提高。
因此,现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种铯铪钨青铜及其制备方法与应用,旨在解决现有技术中钨青铜粉体结晶性较差、粒径较大且分散性不高以及透明隔热性能受限的问题。
一种铯铪钨青铜,其中,所述铯铪钨青铜的化学式为CsyHfxW1-xO3,其中0≤x≤0.30,0.20≤y≤0.33。
一种铯铪钨青铜的制备方法,其中,包括:
步骤A、将二水钨酸钠溶解,加入柠檬酸水溶液,然后加入铯盐溶液,形成混合液,将氯化铪乙醇溶液加到所述混合液中,得到前驱液;
步骤B、将所述前驱液转移到高压釜中进行水热反应,得到粗产物;
步骤C、将所述粗产物于保护气氛下煅烧,得到铯铪钨青铜。
所述的铯铪钨青铜的制备方法,其中,所述步骤A中,所述二水钨酸钠的物质的量与氯化铪的物质的量之和与所述柠檬酸的物质的量的比为1:6。
所述的铯铪钨青铜的制备方法,其中,所述步骤A中,所述铯盐为碳酸铯或氯化铯。
所述的铯铪钨青铜的制备方法,其中,所述步骤B中,所述水热反应的温度为180~200℃。
所述的铯铪钨青铜的制备方法,其中,所述步骤B中,所述水热反应的时间为48~72h。
所述的铯铪钨青铜的制备方法,其中,所述步骤C中,所述锻烧的温度为500~800℃。
所述的铯铪钨青铜的制备方法,其中,所述步骤C中,所述煅烧的时间为2~4h。
所述的铯铪钨青铜的制备方法,其中,所述步骤C中,所述保护气氛为惰性气体气氛或还原气氛。
一种如上所述铯铪钨青铜的应用,其中,将所述铯铪钨青铜应用于隔热涂料或薄膜的制备中。
有益效果:本发明所述铯铪钨青铜是双掺杂钨青铜粉体,其中所述铯铪钨青铜的掺杂元素铪部分取代元素钨在晶体中的位置,钨被四价的铪取代后会形成两个氧空位增加了载流子的浓度,应用在隔热涂料或隔热薄膜中提高隔热涂料或隔热薄膜的透光隔热性能。同时,所述铯铪钨青铜的制备方法具有工艺简单、清洁环保,生产成本低特点,制备得到的钨青铜粉体具有结晶性较好、粒径较小且分散性高的优点。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的铯铪钨青铜粉体的XRD图。
图2为本发明实施例1制得的铯铪钨青铜粉体的EDS图。
图3为本发明实施例1制得的铯铪钨青铜粉体的SEM图。
图4为本发明实施例1制得的铯铪钨青铜粉体的另一SEM图。
图5为本发明实施例1制得的铯铪钨青铜粉体的另一SEM图。
图6为本发明实施例1制得的铯铪钨青铜粉体的另一SEM图。
图7为本发明实施例2制得的铯铪钨青铜粉体的XRD图。
图8为本发明实施例2制得的铯铪钨青铜粉体的EDS图。
图9为本发明实施例2制得的铯铪钨青铜粉体的SEM图。
图10为本发明实施例2制得的铯铪钨青铜粉体的另一SEM图。
图11为本发明实施例2制得的铯铪钨青铜粉体的另一SEM图。
具体实施方式
本发明提供一种铯铪钨青铜及其制备方法与应用,为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
一种铯铪钨青铜,其中,所述铯铪钨青铜的化学式为CsyHfxW1-xO3,其中0≤x≤0.30,0.20≤y≤0.33。
本发明所述铯铪钨青铜是采用过渡金属掺杂铯钨青铜形成双掺杂钨青铜纳米粉体,其中掺杂元素铪部分取代钨在晶体中的位置,从而改善钨青铜的性能。本发明所述铯铪钨青铜能够有效提高玻璃或薄膜的透明隔热性能。
一种铯铪钨青铜的制备方法,其中,包括:
步骤A、将二水钨酸钠溶解,加入柠檬酸水溶液,然后加入铯盐溶液,形成混合液,将氯化铪乙醇溶液加到所述混合液中,得到前驱液;
步骤B、将所述前驱液转移到高压釜中进行水热反应,得到粗产物;
步骤C、将所述粗产物于保护气氛下煅烧,得到铯铪钨青铜。
本发明采用水热法制备得到铯铪钨青铜粉体,所述制备方法具有工艺流程简单、成本低等特点,适合工业化生产。且制备得到的铯铪钨青铜粉体具有结晶性较好、粒径小且分散性比较好的优点。
优选地,所述步骤A中,所述二水钨酸钠的物质的量与氯化铪的物质的量之和与所述柠檬酸的物质的量的比为1:6。所述柠檬酸除了提供一个酸性环境,还具有为水热反应提供还原气氛的作用。所述柠檬酸的用量能够保证整个水热反应是在酸性体系中进行的,提高产品的品质。
优选地,所述步骤A中,所述铯盐为碳酸铯或氯化铯中的一种。所述铯盐具有稳定较好,并能够为水热反应提供铯离子。
优选地,所述步骤B中,所述水热反应的温度为180~200℃,所述水热反应的时间为48~72h,有利于提升产率。
优选地,所述步骤C中,在所述干燥之前还包括对所述粗产物进行水洗处理、醇洗处理以及干燥处理。通过对粗产物进行水洗处理和醇洗处理,去除粗产物中的杂质,再进行干燥处理,提高铯铪钨青铜的纯度。
优选地,所述步骤C中,所述干燥的温度为80~100℃。在干燥过程中,所述干燥温度越高,干燥时间会减少,但也不宜太高,防止产物被氧化。
优选地,所述步骤C中,所述锻烧的温度为500~800℃,所述煅烧的时间为2~4h。本发明所述煅烧的参数能够有利于获得粒径小且均匀性好的铪掺杂铯钨青铜纳米粉体。
优选地,所述步骤C中,所述保护气氛为惰性气体气氛或还原气氛。在煅烧过程中,为铪掺杂铯钨青铜提供惰性气体气氛或还原气氛,防止因高温导致产物的氧化。
本发明还提供一种如上所述铯铪钨青铜的应用,其中,所述铯铪钨青铜应用于隔热涂料或隔热薄膜的制备。将本发明所述铯铪钨青铜加入到隔热涂料或隔热薄膜中,能够有效提高产品的透光隔热性能。
下面通过具体的实施例,来对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例中运用的XRD衍射图谱仪是日本岛津公司生产的XRD-600,采用以CuKα作为激发源进行扫描,扫描速度10°/min扫描范围10-60°,步长0.02°。
实施例中所制备得到的铯钨青铜的分散性及元素组成通过SEM以及EDS进行分析,具体运用的扫描电镜是HItachi公司的S-3400N(II)型。
实施例1
(1)将2.9687g二水钨酸钠溶解,将11.5272g柠檬酸溶解形成柠檬酸水溶液加到钨酸钠溶液中,然后将0.5376g 碳酸铯溶解加入,形成混合液;
(2)将0.3203g氯化铪溶于20mL乙醇溶液,然后加到步骤(1)所述混合液中,得到前驱液;
(3)将所述前驱液转移到聚四氟乙烯内衬的高压釜中进行水热反应,水热温度200℃,水热时间48h,得到粗产物;
(4)将水热反应得到的粗产物离心、水洗、醇洗处理, 80℃干燥后,在氩气气氛下600℃煅烧2h,得到蓝黑色铯铪钨青铜粉体。
图1为本实施所获得的铯铪钨青铜粉体的XRD图,图2为本实施所获得的铯铪钨青铜粉体的EDS图,图3为本实施所获得的铯铪钨青铜粉体大倍数为10000的SEM图,图4为本实施所获得的铯铪钨青铜粉体大倍数为20000的SEM图,图5为本实施所获得的铯铪钨青铜粉体大倍数为30000的SEM图,图6为本实施所获得的铯铪钨青铜粉体大倍数为40000的SEM图。从图中分析可知,本实施所获得的铯铪钨青铜粉体具有结晶性较好、粒径小、粒径均一、分散性较好的特点。
实施例2
(1)将2.9687g二水钨酸钠溶解,将11.5272g柠檬酸溶解形成柠檬酸水溶液加到钨酸钠溶液中,然后将0.5556g 氯化铯溶解加入,形成混合液;
(2)将0.3203g氯化铪溶于20mL乙醇溶液,然后加到步骤(1)所述混合液中,得到前驱液;
(3)将所述前驱液转移到聚四氟乙烯内衬的高压釜中反应进行水热反应,水热温度200℃,水热时间48h,得到粗产物。
(4)将水热反应得到的粗产物离心、水洗、醇洗处理,80℃干燥后,在氩气气氛下600℃煅烧2h,得到蓝黑色铯铪钨青铜粉体。
图7为本实施所获得的铯铪钨青铜粉体的XRD图,图8为本实施所获得的铯铪钨青铜粉体的EDS图,图9为本实施所获得的铯铪钨青铜粉体大倍数为10000的SEM图,图10为本实施所获得的铯铪钨青铜粉体大倍数为20000的SEM图,图11为本实施所获得的铯铪钨青铜粉体大倍数为30000的SEM图。从图中分析可知,本实施所获得的铯铪钨青铜粉体具有结晶性较好、粒径小、粒径均一、分散性较好的特点。
实施例3
(1)将2.6338g二水钨酸钠溶解,将11.5272g柠檬酸溶解形成柠檬酸水溶液加到钨酸钠溶液中,然后将0.5376g 碳酸铯溶解加入,形成混合液;
(2)将0.6406g氯化铪溶于20mL乙醇溶液,然后加到步骤(1)所述混合液中,得到前驱液;
(3)将所述前驱液转移到聚四氟乙烯内衬的高压釜中进行水热反应,水热温度200℃,水热时间72h,得到粗产物。
(4)将水热反应得到的粗产物离心、水洗、醇洗处理,80℃干燥后,在氩气气氛下700℃煅烧2h,得到蓝黑色铯铪钨青铜粉体。
应当理解的是,本发明的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种铯铪钨青铜,其特征在于,所述铯铪钨青铜的化学式为CsyHfxW1-xO3,其中0≤x≤0.30,0.20≤y≤0.33。
2.一种铯铪钨青铜的制备方法,其特征在于,包括:
步骤A、将二水钨酸钠溶解,加入柠檬酸水溶液,然后加入铯盐溶液,形成混合液,将氯化铪乙醇溶液加到所述混合液中,得到前驱液;
步骤B、将所述前驱液转移到高压釜中进行水热反应,得到粗产物;
步骤C、将所述粗产物于保护气氛下煅烧,得到铯铪钨青铜。
3.根据权利要求2所述的铯铪钨青铜的制备方法,其特征在于,所述步骤A中,所述二水钨酸钠的物质的量与氯化铪的物质的量之和与所述柠檬酸的物质的量的比为1:6。
4.根据权利要求2所述的铯铪钨青铜的制备方法,其特征在于,所述步骤A中,所述铯盐为碳酸铯或氯化铯。
5.根据权利要求2所述的铯铪钨青铜的制备方法,其特征在于,所述步骤B中,所述水热反应的温度为180~200℃。
6.根据权利要求2所述的铯铪钨青铜的制备方法,其特征在于,所述步骤B中,所述水热反应的时间为48~72h。
7.根据权利要求2所述的铯铪钨青铜的制备方法,其特征在于,所述步骤C中,所述锻烧的温度为500~800℃。
8.根据权利要求2所述的铯铪钨青铜的制备方法,其特征在于,所述步骤C中,所述煅烧的时间为2~4h。
9.根据权利要求2所述的铯铪钨青铜的制备方法,其特征在于,所述步骤C中,所述保护气氛为惰性气体气氛或还原气氛。
10.一种如权利要求1所述铯铪钨青铜的应用,其特征在于,将所述铯铪钨青铜应用于隔热涂料或薄膜的制备中。
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