Page 77 - 《精细化工》2020年第8期

第 8 期 周天滋，等: 钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合物的制备及性能 ·1575·

其相变温度过高 [4-7] ，因此，如何降低二氧化钒相变 照分别占 V 2 O 5 质量的 1%、2%、3%、4%和 5%加入
温度成为关键。同时，在智能隔热涂层的实际应用 适量 GO，再依次加入一定量(NH 4 ) 10 H 2 (W 2 O 7 ) 6 、
中玻璃的表面温度过高，可能会导致玻璃开裂爆破 1.266 g 草酸、45 mL 去离子水和 15 mL 无水乙醇;磁
等情况发生。因此，迫切需要研究一种复合材料， 力搅拌 10 min，超声 30 min，溶液由浑浊变为橘黄
能同时满足良好的隔热性与高导热等性能要求。 色再变为澄清的深蓝色溶液。然后，迅速将溶液转
研究表明，通过对二氧化钒掺杂第五副族和第 移到 100 mL 聚四氟乙烯反应釜中，密封反应釜，将
六副族元素，可以降低二氧化钒的相变温度（T C ）。 其放入 200 ℃的恒温干燥箱中反应 72 h。反应结束
6+
5+
例如：Mo 和 Nb 等高价阳离子将自由电子引入二 后，自然冷却到室温，倒去上层蓝色透明清液，取
[8-9] 。在各种高价掺杂
氧化钒的导带中，从而降低 T C 出反应釜底部深蓝色产物分别用去离子水、无水乙
物中，钨 [10-12] 是研究最广泛的一种，研究表明在二 醇各清洗 3 次，于恒温干燥箱内 80 ℃干燥 2 h 后得
氧化钒晶体中每掺入 1%（原子百分比）的钨原子， 到前驱体粉末；经研磨后，将前驱体粉末置于磁方
T C 会降低 20~26 ℃。功能性涂层的研究主要集中在 舟中，氩气氛中，600 ℃高温煅烧 2 h，冷却、研磨
涂层耐磨耐腐蚀性等方面，有关提高涂层的导热系
得到蓝黑色的钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合粉体。具
数增强散热性的报道相对较少且效果较差。谭祾月等 体配方如表 1 所示。
[13] 制备了功能化石墨烯薄膜应用于散热领域，但其
涂层的导热率仅为 2.45 W/(m·K)。对于应用在智能 表 1 样品配方
窗上的功能性涂层，降低相变温度，同时提高导热 Table 1 Formula of samples
系数的相关研究尤为重要。 钨原子 GO 含量
样品编号 V 2O 5/g ①
本文拟以氧化石墨烯、五氧化二钒、钨酸铵等 百分含量 /% (以 V 2O 5 质量为基准)/%
为原料，制备用于智能窗的复合材料，并对样品的 1 # 0.6 0 0
形貌、相变温度、导热性进行考察，以期获得同时 2 # 0.6 2.5 0
满足良好的隔热性与高导热等性能要求的复合材料。 3 # 0.6 0.5 4
4 # 0.6 1.0 4
1 实验部分 5 # 0.6 1.5 4
6 # 0.6 2.0 4
1.1 试剂与仪器 7 # 0.6 2.5 4
氧化石墨烯（GO，质量分数>99%，单层率 8 # 0.6 3.0 4
>99%），上海迈瑞尔化学技术有限公司；五氧化二 9 # 0.6 2.5 1
钒（V 2 O 5 ，质量分数>99%），萨恩化学技术（上海） 10 # 0.6 2.5 2
有限公司；草酸（C 2 H 2 O 4 ·2H 2 O，AR），上海阿拉 11 # 0.6 2.5 3
12 # 0.6 2.5 5
丁生化科技股份有限公司；钨酸铵〔(NH 4) 10H 2(W 2O 7) 6，
① 通过反应物中钨的原子数与钒原子和钨原子的原子总数
AR〕，源叶生物有限公司；无水乙醇（AR），广东
之比计算得到。
光华科技股份有限公司。
SU-70 型场发射扫描电子显微镜，日本日立公 1.3 结构表征与性能测试
司；Empyrean 型 X 射线衍射仪，荷兰帕纳科公司； 1.3.1 结构形貌表征
IRAffinity-1 型傅里叶变换红外光谱仪，日本岛津公 采用 X 射线衍射仪测定晶体结构,条件为 Cu
司；Netzsch DSC 200 F3 型示差扫描量热分析仪， 靶，管电流为 60 mA，管电压为 60 kV，扫描范围
德国耐驰仪器制造有限公司；LFA-467 型激光导热 10°~80°，扫描方式为连续扫描，扫描步长 0.01°，
系数测量仪，德国 Netzsch Gerätebau GmbH 公司； 扫描速度为 10 (°)/min；采用 Jade6.0 分析软件对
HH-2 型数显恒温搅拌水浴锅，山东鄄城华鲁电热仪 XRD 数据进行分析；用场发射扫描电子显微镜对样
器有限公司；KQ-250B 型超声波清洗器，三和超声 品的微观形貌和粒径大小进行分析，加速电压为
波工程有限公司；DHG-9070A 型真空干燥箱，上海 0.01~30 kV，观察样品复合前后形貌和颗粒大小分
一恒科学仪器有限公司；QD13-245-80-50 型高速振 布；EDS 是电子显微镜的重要附属配套仪器，结合
动球磨机，江苏鑫达气弹簧有限公司；OTF-1200X 电子显微镜对材料微观区域的元素分布进行定性定
型真空管式烧结炉，合肥科晶材料技术有限公司。 量分析；FTIR：取适量样品与溴化钾混合均匀研磨
1.2 方法 压片制样，波数范围 4000~400 cm ，对氧化石墨烯
–1
在 100 mL 烧杯中，加入一定质量的 V 2 O 5 ，按 的还原程度及复合效果进行表征分析。