熱致相變二氧化釩材料的制備及性能研究.pdf

1、二氧化釩（VO2）是一種具有相變特性的過渡金屬氧化物，能在68℃的相變溫度點發(fā)生高溫金屬相和低溫半導體相的可逆轉(zhuǎn)變，同時伴隨著電阻率、磁化率和光透過率的突變。基于其相變特性，可將二氧化釩用作一種優(yōu)良的熱致變色材料。目前隨著各國對建筑節(jié)能的日益重視，二氧化釩材料在智能控溫薄膜領域的應用已成為了研究的熱點。本文以五氧化二釩（V2O5）為原料，鹽酸聯(lián)氨（N2H4·2HCl）為還原劑，采用液相沉淀法制得穩(wěn)定的前驅(qū)體(VO(OH)2)，再通過氮氣

2、氣氛下熱分解前驅(qū)體制備出純的M型二氧化釩粉體（M-VO2）。然后以鎢酸鈉（Na2WO4·2H2O）、鉬酸銨（（NH4)6Mo7O24·4H2O）為摻雜劑，采用純M-VO2相粉體的制備工藝，制備不同鎢鉬摻雜量的M-VO2粉體。最后選擇在 VOCl2溶液中，添加一種水溶性高分子化合物-聚乙烯吡咯烷酮（PVP），采用有機溶膠-凝膠法制備出具有良好相變光開關性能的熱致變色VO2薄膜。通過對產(chǎn)物FT-IR、TG、DSC、XRD、SEM、EDX、U

3、V-VIS等測試分析，研究了 VO2粉體熱解工藝對產(chǎn)物的晶型結構、形貌影響，探討了摻雜對相變溫度的影響規(guī)律，同時對VO2薄膜的光學性能進行了研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴當升溫速率一定時，不同的熱解溫度和保溫時間對粉體的成分和晶體結構有重要影響。在600℃溫度熱解60min時，可以得到純的M-VO2相粉體；單個顆粒呈方塊狀，長約150nm，寬約100nm，相變溫度為67.8℃。⑵采用純M-VO2相粉體的最佳制備工藝，制備的鎢鉬

4、摻雜粉體具有良好的晶體結構，仍為M-VO2粉體。但W、Mo原子摻雜在一定程度上破壞了M-VO2主晶格的完整性，晶格發(fā)生了畸變，晶胞變大，使得X射線衍射峰和V=O伸縮振動峰發(fā)生了微小的偏移。同時，摻雜對 VO2粉體的表面形貌和顆粒尺寸都有一定的影響。隨著摻雜量的增加，晶體形貌變的不規(guī)則，無明顯的顆粒形狀。⑶W、Mo摻雜都能有效的降低VO2的相變溫度且W的摻雜效率要高于Mo的摻雜效率。VO2的相變溫度變化與W、Mo原子摻雜百分含量成負線性相

5、關。每摻雜1at％W的鎢酸鈉（Na2WO4·2H2O），VO2相變溫度降低22.0℃；摻雜1at％Mo的鉬酸銨（（NH4)6Mo7O24·4H2O），VO2相變溫度降低5.1℃。⑷選擇PVP作溶液分散穩(wěn)定劑和成膜促進劑，以石英玻璃為基底，采用旋涂成膜的有機溶膠-凝膠法制備VO2薄膜工藝可行，成本低、操作簡單、制備條件溫和，具有可重復性。PVP的摻入沒有影響M-VO2粉體的生成和晶體結構的破壞。在溫度600℃、保溫60min下熱處理，能得