多孔VO2基薄膜的制備及其熱致變色性能研究.pdf

1、VO2是一種智能熱致變色材料，在大約68℃會(huì)發(fā)生金屬-半導(dǎo)體（MST）轉(zhuǎn)變，金屬-半導(dǎo)體轉(zhuǎn)變會(huì)發(fā)生晶型結(jié)構(gòu)的變化，從高溫四方結(jié)構(gòu)（R相，P42/mnm）變成低溫單斜結(jié)構(gòu)（M相，P21/c），且伴隨著電學(xué)性能和光學(xué)性能的突變。由于這些特性使其具有廣泛的應(yīng)用前景，其中最有潛力的一項(xiàng)是應(yīng)用于智能玻璃涂層，它可以根據(jù)外部環(huán)境溫度的變化，智能地調(diào)節(jié)透光率，減少了使用空調(diào)等設(shè)備控溫的額外能耗。盡管 VO2薄膜具有一系列優(yōu)異的性能，使之成為智能窗涂層

2、的首選材料。但是要想其應(yīng)用于建筑還面臨著三大問(wèn)題，可見(jiàn)光透過(guò)率低、輻射率高以及相變溫度比室溫高。
　　本文圍繞提高VO2薄膜可見(jiàn)光透過(guò)率、降低相變溫度，采用無(wú)機(jī)溶膠法通過(guò)旋涂氨氣退火下成功制備了多孔VO2及鎢摻雜VO2薄膜，通過(guò)了XRD、FE-SEM、三維輪廓儀、紫外可見(jiàn)近紅外分光光度計(jì)、XPS和Raman等測(cè)試，探索制備具有優(yōu)異熱致變色性能薄膜的工藝參數(shù)。同時(shí)，分析了薄膜在高溫透過(guò)率圖譜上形成吸收峰的原因。主要結(jié)果如下：

3、　?。?）采用V2O5-H2O2溶膠，旋涂于石英玻璃基板上，在氨氣中退火成功制備了多孔VO2薄膜，最佳工藝為550oC保溫30min時(shí)，Tlum（20/90oC）=54.0％/53.9%，ΔTsol=7.0%，可見(jiàn)光透過(guò)率達(dá)約70%。薄膜形貌呈顆粒多孔連續(xù)結(jié)構(gòu)。
　?。?）在V2O5-H2O2溶膠中加入草酸，成功制備了具有更高可見(jiàn)光透過(guò)率和良好熱致變色性能的多孔VO2薄膜，當(dāng)溶膠中V2O5：H2C2O4為1：2時(shí)，最佳工藝為500

4、oC保溫60min，可見(jiàn)光透過(guò)率達(dá)到80%左右。薄膜在高低溫的可見(jiàn)光積分透過(guò)率Tlum分別為69.8%，70.2%；薄膜的太陽(yáng)光調(diào)制效率ΔTsol達(dá)到9.5%。當(dāng)V2O5：H2C2O4為1：3時(shí)，最佳工藝為500oC保溫30min，高低溫可見(jiàn)光積分透過(guò)率Tlum分別為63%，62%；太陽(yáng)光調(diào)制效率ΔTsol為8.0%。溶膠中加入草酸后所制VO2薄膜呈現(xiàn)島狀顆粒結(jié)構(gòu)，會(huì)使得該薄膜高低溫透過(guò)率在1000nm-1500nm處會(huì)產(chǎn)生一個(gè)吸收峰。

5、改變H2O2的含量，對(duì)薄膜形貌及性能有較大影響，隨著H2O2含量增加，顆粒間孔隙增大，Tlum和ΔTsol都逐漸增加。
　　（3）采用VOCl2溶膠成功合成了多孔純相和W摻雜VO2薄膜。當(dāng)退火壓力在2.0×103Pa下時(shí)制備的純相VO2薄膜保持著高的太陽(yáng)光調(diào)制能力（ΔTsol=9.4%，ΔT2000nm=52.9%）和良好的可見(jiàn)光透過(guò)率（60%）。隨著摻雜量增加，薄膜的相變溫度從55℃（0at.%W）降為28℃（2at.%W），且