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掺钨VO2薄膜制备及其相变性能研究 　　摘要：采用水热合成法以偏钒酸铵为原料，以草酸或柠檬酸为还原剂，掺入W6+，通过水热合成法来制备VO2（B）纳米结构粉末，并采用SEM与XRD分析VO2（B）纳米结构的微观形貌和晶体结构。实验表明，水热法制备VO2（B）纳米结构的过程中并不需要加入任何催化剂、表面活化剂，也不需要任何模板，生成均匀的纳米VO2，其形貌与随着还原剂种类的改变而改变。 　　关键词：VO2粉末，可逆相变，水热合成法，微观形貌 　　0引言 　　随着全球气候变暖以及城市化进程的加快，我国大部分城市在夏季都会受到一定程度的热岛效应的危害，迫于能源短缺的压力，目前世界各国都十分注重建筑节能。当前中国建筑能耗占社会总能耗的27%左右。建筑能耗中，玻璃门窗的能耗占到全部建筑能耗的40%-50%，因此窗户的节能是建筑节能中需要重点解决的问题。[1] 　　目前节能型玻璃主要有热反射玻璃、低辐射玻璃等。但先行的低辐射玻璃还存在一定的局限性，其光学特性不能随环境条件而改变，在冬冷夏热地区难以达到最佳节能效果，在舒适性和节能效果上都有一定的局限性。[2] 　　VO2是一种具有热致相变特性的功能材料，其在68℃时会发生从单斜结构半导体相向金红石结构金属相的可逆转变[3]。伴随相变过程的发生，VO2薄膜的红外透过率将发生改变，这种光电性能的改变使VO2薄膜在智能窗等领域具有广泛的应用前景[4]。纯VO2的相变点偏高，实际运用价值不大，掺入高价的金属离子是降低相变温度的有效方法，其中W掺杂的效率最高[5，6]。 　　1 原材料与实验方案 　　1.1 原材料 　　（1）偏钒酸铵（2）草酸（3）柠檬酸（4）水合肼（5）偏钨酸铵 　　1.2 实验方案 　　（1）以偏钒酸铵为原料，草酸为还原剂： 　　1）用电子天平称取重量为0.235g的草酸晶体，放入40ml的去离子水中，磁力搅拌至完全溶解，形成浓度为0.065mo1/L的草酸溶液。 　　2）用电子天平称取重量为0.94g偏钒酸铵粉末，0.026g偏钨酸铵粉末，加入到第一步得到的草酸溶液，并搅拌约20分钟，形成橙色的透明溶液。 　　3）把第二步得到的橙色溶液倒入50m1聚四氟乙烯高压反应釜中，并把反应釜放入鼓风干燥箱中在180℃温度下保持24小时。 　　4）把反应釜中黑色沉淀物收集起来，并用无水乙醇和去离子水反复冲洗4-5遍，再通过过滤收集。把收集起来的黑色粉末，置入真空干燥箱中，60℃温度下烘干10个小时，就得到VO2（B）纳米结构。 　　（2）以偏钒酸铵为原料，柠檬酸为还原剂： 　　1）用电子天平称取重量为2.25g的柠檬酸酸晶体，放入80ml的去离子水中，磁力搅拌至完全溶解，形成浓度为0.134mo1/L的柠檬酸溶液。 　　2）用电子天平称取重量为1.88g偏钒酸铵粉末，0.052g偏钨酸铵粉末，加入到第一步得到的柠檬酸溶液，并搅拌约20分钟，形成橙色的透明溶液。 　　3）把第二步得到的橙色溶液倒入100ml聚四氟乙烯高压反应釜中，并把反应釜放入鼓风干燥箱中在180℃温度下保持24小时。 　　4）把反应釜中黑色沉淀物收集起来，并用无水乙醇和去离子水反复冲洗4-5遍，再通过过滤收集。把收集起来的黑色粉末，置入真空干燥箱中，60℃温度下烘干10个小时，就得到VO2（B）纳米结构。 　　（3）以偏钒酸铵为原料，水合肼为还原剂： 　　1）用电子天平称取重量为0.53g的水合肼，放入80ml的去离子水中，用磁力搅拌器搅拌直至完全溶解。 　　2）用电子天平称取重量为1.88g偏钒酸铵粉末，0.052g偏钨酸铵粉末，加入到第一步得到的柠檬酸溶液，并搅拌约20分钟，形成橙色的透明溶液。 　　3）把第二步得到的橙色溶液倒入100ml聚四氟乙烯高压反应釜中，并把反应釜放入鼓风干燥箱中在180℃温度下保持24小时。 　　4），把反应釜中黑色沉淀物收集起来，并用无水乙醇和去离子水反复冲洗4-5遍，再通过过滤收集。把收集起来的黑色粉末，置入真空干燥箱中，60℃温度下烘干10个小时，就得到VO2（B）纳米结构。 　　2 实验结果与分析 　　2.1草酸作为还原剂 　　得到水热反应合成的纳米棒SEM图， NH4V03与草酸溶液在180℃温度下经过24小时反应得到的纳米结构SEM图。样品是由棒状形貌的纳米结构组成。为表征所得样品的物相和晶体结构，对样品进行XRD测试。其所有的峰位和强度与标准卡中B相VO2的数据基本吻合，XRD的测试结果表明V5+在水热反应过程中完全被草酸还原成V4+，所得产物是由B相VO2纳米结构组成的。 　　2.2 柠檬酸作为还原剂 　　分别得到为柠檬酸作为还原剂时SEM和XRD图。实验结果显示当还原剂时，最终产物的形貌也会有所差别。最终