二氧化钒纳米粉体的制备及其掺杂改性的研究

摘要

二氧化钒是一种典型的热致相变化合物，相变温度为68℃，随温度的升高，发生从高温金属相到低温半导体相的转变，而且它的物理性能也随之发生突变，如电阻（率）发生4.5个数量级的突变，同时还伴随着磁化率、光学折射率、透射率和反射率的突变。更重要的是通过掺杂可以把相变温度降低到室温甚至室温以下，这就为二氧化钒用作智能材料、节能材料等新型材料奠定了坚实的基础。
　　本文以五氧化二钒(V2O5)为原料、H2O2为还原剂、白钨酸(WPTA)、钼酸钠(Na2MoO4)作为掺杂剂，采用水热反应的方法制备了钨掺杂的纳米二氧化钒粉体以及钨、钼共掺杂的纳米二氧化钒粉体。利用XRD、XPS、DSC、TEM和FI-IR等表征手段对制备的二氧化钒纳米粉体的微观结构和成分进行了分析，对粉体的光、电性能进行了初步的研究，同时探讨了掺杂对光电性能的影响。
　　实验结果表明，所得样品二氧化钒纯度较高，样品颗粒呈颗粒状，尺寸均一，平均粒径为大约为25～35nm，水热反应温度以及保温时间均会对纳米二氧化钒粉体的成分和晶体结构造成影响。确定最佳合成条件为在280℃的环境温度下填充度为80％的水热反应釜中保温44小时。掺杂量低于6％的钨掺杂二氧化钒粉体具有良好的晶体结构，纯度较高，掺杂量的提高会带来相变温度降低，掺杂5％时相变温度低至30℃，但是红外透过率却出现先降低在掺杂量高于3％时出现升高现象。钨原子掺杂量为3％时二氧化钒粉体的相变温度为32.5℃，同时其红外透过率相变前后差值能达到60％以上，温度滞后ΔT大约是7.8℃，综合相变温度与红外透过率的影响确定钨原子最佳掺杂量为3％。当钨钼掺杂量分别为3％、2％时共掺杂样品相变温度已接近室温达到25.5℃，相变前后红外透过率变化高达60％，电阻突变量可以达到1.8个数量级，滞后温宽ΔT大约是7.6℃，相比未掺杂样品以及单掺杂同量钨的样品，其热滞宽度明显下降，即钨钼掺杂不仅改变了二氧化钒的相变温度同时加强其光学性能。

目录

摘要

第一章 前言

1．1 引言

1．2 二氧化钒的简述

1．3 VO2粉体的研究现状

1．4 二氧化钒的应用

1．5 本论文的研究内容、方案及创新点

第二章 纳米二氧化钒的制备与性能表征

2．1 引言

2．2 实验部分

2．3 结果与讨论

2．4 本章小结

第三章 钨掺杂纳米二氧化钒的制备与性能表征

3．1 引言

3．2 实验部分

3．3 结果与讨论

3．4 本章小结

第四章 钨钼共掺杂纳米二氧化钒的制备与性能表征

4．1 引言

4．2 实验部分

4．3 结果与讨论

4．4 本章小结

第五章 结论

参考文献

攻读硕士期间取得的成果

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