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第 8 期                     吕维忠，等:  溶胶-凝胶法制备铯钨青铜粉体的影响因素                                   ·1279·


            能  [7 - 1 1 ] ，因 而受到广泛 关注。其中 ，铯钨青铜                 中，加入 5%PVP（以铯钨青铜粉体质量计），
            （Cs x WO 3 ）比 ITO 玻璃表现出更高的可见光透过                    砂磨分散 2 h，制得铯钨青铜纳米浆料，将浆料和水
            率和更好的近红外屏蔽性能，能屏蔽波长大于 1000 nm                       性聚氨酯混合（浆料与水性聚氨酯质量比为 1∶1），
            的近红外光，是一种可以代替 ITO、ATO 的理想热                         制得涂料，将涂料淋涂于玻璃片上，晾干得到铯钨
            屏蔽材料，在建筑和汽车玻璃隔热领域具有更好的                             青铜透明隔热功能涂层。
            应用潜力和市场前景。                                             采用单因素实验方法，分别考察了不同铯钨物
                 目前，铯钨青铜的制备方法有水热-溶剂热合成                         质的量比〔n(Cs)/n(W) =R，R=0、0.10、0.20、0.30、
            法 [8-11] 、化学气相传输法      [12] 、热等离子法    [13] 、高温     0.33、0.40、0.50〕、分散剂种类（SDBS、PVP、
            固相反应法      [14] 、溶胶-凝胶法    [15] 。其中，只有水热-          PEG-600）和煅烧温度（300、400、500、600、700、
            溶剂热合成法所制备铯钨青铜粉体的热屏蔽性能被                             800 ℃）对铯钨青铜粉体晶相、形貌、晶粒平均粒
            广泛研究，但此方法制备时间长、产率低、成本高，                            径及光学性能的影响。
            所合成铯钨青铜粉体存在高可见光透过率和高热屏                             1.3    性能测试
            蔽性能不可兼具的缺点。本文采用的溶胶-凝胶法与                                使用 TG 在 N 2 气氛中对前驱体进行热重分析，
            常规的溶胶-凝胶法相比，减少了有机溶剂的使用，                            加热速率为 5 ℃/min；XRD 分析粉体的晶相结构（扫
            且设备要求低，工艺条件容易控制，易制得纯度较                             描范围为 10~60）；SEM 分析粉体微观形貌；紫
            好、产量较高的铯钨青铜粉体。                                     外-可见-近红外分光光度计分析粉体光学性能（扫
                 为了优化 Cs x WO 3 的近红外屏蔽性能，本文系                   描范围为 300~2500 nm）。
            统考察了溶胶-凝胶法制备铯钨青铜纳米粉体反应
            物铯钨物质的量比、分散剂种类和煅烧温度对铯钨                             2    结果与讨论
            青铜粉体性能的影响，利用 TGA、XRD、SEM、紫
                                                               2.1   铯钨青铜粉体的制备原理
            外-可见-近红外分光光度计对所制铯钨青铜粉体进                                铯钨青铜粉体制备原理为：
            行了表征。本文对开发廉价、透明、隔热性能好的
                                                                   过渡金属 W 与 H 2 O 2 剧烈反应生成 WO 3 ；WO 3
            粉体，并将其应用于涂料中具有一定的理论指导意义。
                                                               再与 H 2O 2 反应生成钨酸（H 2 WO 4 ）；钨酸与钨酸之
            1   实验部分                                           间发生缩合反应生成多聚钨酸络合物，反应式如下
                                                               所示。
            1.1    试剂与仪器                                                     脱水缩合
                                                                   n HWO   4    H W O 3n 1   (n   1)H O
                                                                     2
                                                                                                      2
                                                                                         n
                                                                                      2
                 钨粉（W，质量分数为 99.9%，粒径为 1~5 μm）、
                                                                   在制备溶胶时，少量电解质的存在，能帮助胶
            氯化铯（CsCl）、过氧化氢溶液（H 2 O 2 ，体积分数为
                                                               团双电层和胶粒电势的形成，电解质起着稳定溶胶
            30%），上海麦克林生化科技公司；十二烷基苯磺酸
            钠（SDBS）、聚乙烯吡咯烷酮 K30（PVP）、聚乙二                       的作用。若在已制备好的溶胶中再加入电解质，随
            醇 600（PEG-600），国药集团化学试剂公司。所用                       着外加电解质量的增加，胶粒的电势降低，故胶粒
            试剂均为 AR，未经处理直接使用。                                  逐渐聚结而形成凝胶，最终胶粒和分散介质凝聚成一
                 TGA Q-50 热重分析仪，美国 TA 公司；S3400N                个整体，成为凝胶，凝胶 80 ℃干燥后得到铯聚钨酸非
            型扫描电子显微镜，日本日立公司；D8 Advance X                       晶前驱体粉体，在氩气气氛下煅烧形成深蓝色铯钨
            射线衍射仪，德国 Burker 公司；Lambda 950 紫外-                  青铜粉体。
            可见-近红外分光光度计，美国 Perkin Elmer 公司。                    2.2    反应物铯钨物质的量比对粉体物相和光学性
            1.2    方法                                              能的影响
                 称取 1.84 g（0.01 mol）钨粉于烧杯中，加入                  2.2.1   物相的影响
            15 mL H 2 O 2 ，置于 20  ℃的水中搅拌约 1 h，至钨粉                  制备方法同 1.2 节，不同铯钨物质的量比所合
            完全溶解，过滤得透明溶液，80 ℃水浴搅拌约 5 h，                        成粉体的 XRD 谱图见图 1。由图 1 可知，当 R = 0
            溶液由无色透明变成橙色透明，最后变成黄色溶胶。                            时，所合成粉体的 XRD 谱图与标准卡片（PDF#46-
            向溶胶中加入 PEG-600（钨粉质量的 5%），搅拌均                       1096）对应的立方相 WO 3 的特征衍射峰相对应。
            匀后，再加入 0.56 g（0.0033 mol）CsCl，搅拌均匀，                随着铯钨物质的量比的提高，所合成粉体逐渐向六
            置于干燥箱中 80 ℃干燥 12 h，得到黄色前驱体粉                        方铯钨青铜相转变：当 R = 0.10 时，同时存在立方相
            体。将前驱体研磨后置于管式炉中，在氩气气氛下                             WO 3 和六方相 Cs 0.20WO 3；当 R  = 0.20 时，所合成粉
            600 ℃煅烧 2 h，得到铯钨青铜粉体。                              体只存在六方相 Cs 0.20 WO 3 ；当 R = 0.30、0.33、0.40
                 将 7.2 g 铯钨青铜粉体分散于 112.8 g 去离子水                时，所合成粉体只存在六方相 Cs 0.30 WO 3 ；当 R = 0.50
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