论文部分内容阅读
二氧化钒(VO2)是一种具有相变性质的金属氧化物,其相变温度为68℃,相变前后结构的变化导致其产生对红外光由透射向反射的可逆转变,人们根据这一特性将其应用于制备智能控温薄膜领域。目前,相关方面的研究集中在通过溅射法、沉积法或溶胶——凝胶法等直接制备VO2无机薄膜,但制膜设备及原料价格昂贵,成膜面积小,不适合规模化生产。而细粒度的VO2粉体由于显著减少材料相变时的应力,并且随着粒度的减小,光透过率增加,将其加入到有机高聚物中制备的VO2有机复合薄膜则能够克服无机膜的上述缺陷,具有相当广泛的应用前景。但是,有关基于VO2粉体的有机薄膜的报道甚少,主要表现在缺少具有低温相变功能的VO2超细粉体的工业化制备方法,并且在粉体改性方面研究不足。本论文采用高温熔融的方法实现了对VO2粉体有效掺杂,将其相变温度降至室温附近,并且通过共沸蒸馏的方法解决了溶胶—凝胶过程中的粉体硬团聚问题,制备出具有低温相变性能的V02超细粉体。为了改善粉体与有机介质的相容性,还尝试了对VO2粉体进行表面改性。本文主要研究内容、方法和结果如下：1实验研究了不同掺杂剂对VO2粉体相变性能的影响。采用五氧化二钒(V2O5)与掺杂剂高温熔融、水淬的方法进行掺杂,再将得到的溶胶干燥后还原即制备出掺杂VO2粉体。通过选取不同的含钨的化合物作为钨掺杂剂,利用XRD、DSC、XPS、SEM等手段对掺杂VO2粉体的性能进行表征和分析,发现钨酸钠的掺杂效果在选用的含钨化合物中最好,平均每加入1at.%(与钒元素的摩尔质量比)的钨酸钠,VO2相变温度降低32℃。另外,选取钼酸钠作为掺杂剂对比不同掺杂元素的影响效果,结果表明平均每加入1at.%的钼酸钠,VO2相变温度降低20℃。2研究了采用共沸蒸馏法制备掺杂对VO2粉体相变性能的影响。通过改进上述工艺,在溶胶干燥之前选择正丁醇作为共沸溶剂进行共沸蒸馏,避免了颗粒硬团聚问题的产生,制备出尺寸较小、粒径分布较窄的VO2超细粉体。经过比较发现,采用共沸蒸馏法制备的掺杂钨酸钠或钼酸钠的VO2粉体的相变温度降低的幅度低于未进行共沸蒸馏的粉体,但相变焓值却增了一倍多。另一方面,通过改变共沸蒸馏后的V2O5粉体的煅烧温度,发现粉体形貌由颗粒状转变为纳米棒状,实现了具有一定形貌的V2O5粉体的可控合成。3初步研究了有关VO2粉体表面改性的方法。采用两种不同的途径对VO2粉体进行表面改性：(1)先以正硅酸乙酯(TEOS)为原料对粉体进行SiO2无机包覆,再与硅烷偶联剂反应,实现无机／有机双重包覆；(2)尝试用聚丙烯酰氯、聚乙二醇对粉体进行表面接枝改性。