熱致相變材料納米二氧化釩的制備、表征及其性能研究.pdf

1、二氧化釩(VO2)是一類重要的熱致相變氧化物，其晶體結構在一定條件下可由高溫的四方金紅石結構轉變?yōu)榈蜏氐膯涡苯Y構，導致其電阻率發(fā)生突變達4～6個數(shù)量級，因而VO2在熱敏電阻材料、光電開關、光學存儲以及智能涂層等領域具有重要應用價值。然而，通常情況下VO2的相變溫度約為68℃左右，距常溫應用仍有一定的差距。過渡金屬或稀土離子摻雜可以降低VO2材料的相變溫度。將VO2材料進行納米化加工也可以賦予VO2一些與尺寸和納米結構關聯(lián)的新奇特性。當前

2、，納米VO2熱致相變材料已成為釩氧化物相變材料研究的熱點，納米VO2熱致相變材料的制備方法較多，如水熱、溶劑熱、熱分解以及氣相沉積等方法，但多數(shù)方法所得VO2納米粒子的粒徑較大，尺寸分布不均勻，團聚嚴重，無法作為研究納米VO2材料尺寸、結構.相變性能依賴關系的模型體系，因此，開發(fā)新型納米VO2材料的控制合成方法則顯得極為迫切且重要，而研究介觀尺度下，VO2納米粒子的尺寸、形貌及結構與其相變特性的關聯(lián)關系將為釩氧化物材料走向實際應用提供重

3、要理論和實踐指導。
　　 本文基于上述研究背景，開發(fā)了軟化學合成方法(高溫液相分解和配合物前驅體高溫熱解法)，通過調控合成路線和反應條件，獲得了具有不同形貌、顆粒尺寸均勻、單分散性的VO2納米粒子和結構均一、孔徑相對均勻的VO2納米孔結構材料，借助XRD、TEM、SEM、XPS、IR等表征手段研究了VO2納米粒子和VO2納米孔結構材料的控制制備機理、結構、物相以及相變特性等性質。同時，本文還通過原位摻雜的方法，制備了稀土和過渡金

4、屬(Ce4+、Mo6+、W6+)摻雜的納米VO2材料，初步研究了摻雜型納米VO2材料的尺寸、形貌、結構、組成等特性，對摻雜前后納米VO2材料的相變特性的變化進行評價。主要研究內容及結果如下：
　　 ⑴以V2O5為釩源，通過系列還原反應制備了甲酸氧釩[VO(COOH)2]或草酸氧釩[VOC2O4]前軀物，在惰性氣氛條件下，將該類簡單的釩化合物前軀體在油酸/油胺/十八烯高溫混合溶劑中進行液相熱分解反應，通過對反應體系中混合溶劑的用量

5、和比例以及其它反應條件的調控，制備了系列不同形貌、顆粒尺寸均勻、單分散性的VO2納米粒子。研究表明，油酸/油胺/十八烯等有機溶劑作為表面修飾劑對VO2納米粒子的成核和生長具有一定的修飾和調控作用，因而通過該法可以獲得較小粒徑、分散度高、結構可控的VO2納米粒子。同時，本文還通過原位摻雜的方法，制備了VO2:Ce4+、VO2:Mo6+和VO2:W6+的摻雜型納米VO2材料，初步研究了摻雜型納米VO2材料的尺寸、形貌、結構、組成等特性。