论文部分内容阅读
节约能源已经成为了实现可持续发展的全球趋势,提高能源利用率和减少能源消耗成为了节约能源两大途径。其中,在中国,建筑能耗占社会总能耗30%以上,通过窗户交换的能量占总建筑能耗的2/3,而这个比例将会随着中国城市化的快速发展而迅速增加。 为了减少建筑能源的消耗,急需一种新型的玻璃来减少建筑的热交换。二氧化钒(VO2)热色智能玻璃是一种可以根据环境温度来改变近红外光透过率的新型玻璃。但目前为止,相关的产品还没有被推出,究其原因有:相变温度不在室温附近;透过率不高;太阳能调节率有限;二氧化钒的稳定性差;视觉效果差(VO2薄膜颜色为棕黄色)。 本论文基于贵金属的等离子共振效应(SPR)提出了一种新颖的方法可以将VO2薄膜由黄棕色改变为砖红色,甚至是蓝色。通过引入SiO2中间层来合成VO2@SiO2@Au核壳结构,通过两步法使不同尺寸的金纳米颗粒沉积在VO2@SiO2颗粒表面,利用纳米金的SPR效应,调节VO2的可见光光谱,从而达到改变VO2薄膜颜色的目的。红砖色,紫色,蓝色三种不同颜色的VO2@SiO2@Au薄膜已成功制备出来。通过一系列的测试和计算,其最大的太阳能调节率可达7.52%,同时相变温度降低了~6℃。整个实验过程,没有使用复杂的专用设备,不需要高温和高真空条件。具体研究内容如下: 1、VO2@SiO2核壳结构的优化和制备 在第三章中,介绍如何获得粒径均一的类球型VO2纳米颗粒,以及对VO2颗粒的分散方法;对TEOS的水解机理进行了阐述;并详细说明如何通过改变水解条件来优化SiO2壳层的厚度。 2、SiO2@Au核壳结构及其性质的研究 在第四章中,用与第三章制备的VO2@SiO2颗粒同等尺寸的SiO2颗粒对进行Au包覆实验的研究。对单分散SiO2纳米球形纳米颗粒的合成过程及机理作了阐述;对APTMS的用量和改性环境进行了讨论;对超细Au纳米颗粒的制备和Au颗粒的生长这两步过程作了详细的描述和解释;通过样品颜色的观察和其吸收峰的对比,验证了这种方法可以获得含有不同尺寸的Au纳米颗粒的SiO2@Au结构,并证明了,这种方法可以控制和调节颜色。同时还解释了不同样品吸收光谱的特征。 3、VO2@SiO2@Au颗粒及其薄膜的制备和表征 在第五章中,结合第三章和第四章的实验参数,成功合成了VO2@SiO2@Au核壳结构。将其制备成薄膜之后,薄膜根据不同Au颗粒尺寸呈现出了不同的颜色。通过测试VO2@SiO2@Au薄膜的高低温透过率,可以观察到其吸收峰,而且其吸收峰的位置与第四章中所对应的SiO2@Au的吸收峰的位置相似。此外,VO2@SiO2@Au薄膜的相变温度降低了~6℃,虽然降低得不多,但这提供了一种新的思路去降低VO2的相变温度。