V2O5熔化成膜法制备VO2薄膜

发展了一种新的VO2薄膜制备方法—V2O5熔化成膜法，其基本步骤为：基片预处理—涂粉—熔化成膜—真空退火—VO2薄膜。采用XRD和XPS等手段，对所得薄膜的物相组成与价态进行了分析，同时对薄膜进行了电阻随温度变化的测试。结果表明：通过该方法获得的薄膜，其主要成分是VO2，电阻突变达到4个数量级，相变温度为67．5℃。     

共溅射氧化法制备掺钼VO_2及其相变特性

采用共溅射氧化法,在普通玻璃衬底上室温直流溅射沉积钒钼金属薄膜,再在大气环境下经热氧化处理获得掺钼VO2薄膜。通过XRD、SEM、热致相变电学特性等分析,研究制备工艺及掺杂改性对掺钼VO2薄膜的微结构、形貌、热滞回线和相变温度的影响。实验与分析结果表明,与相同厚度的纯VO2薄膜相比,钼掺杂显著改变了VO2薄膜的表面形貌特征,掺钼VO2薄膜呈多晶态且沿VO2(002)择优取向生长,结晶性和取向性明显提高,薄膜的相变温度降低至38℃,热滞回线宽度收窄约至8℃。低温共溅射氧化法制备的掺钼VO2薄膜的热阻效应明显,薄膜的金属-半导体相变特性良好。     

VO2(A)型薄膜表面形貌与相变性能的相关性

以高纯五氧化二钒（V2O5）粉末(纯度≥99.99%)为原料,采用真空蒸发——还原工艺制备出VO2(A)型薄膜(A表示发生热致相变的薄膜)。讨论退火温度对VO2(A)型薄膜表面形貌的影响,并进一步研究表面形貌与薄膜光电性质的相关性。结果显示：当退火温度从500 ℃升高到540 ℃,VO2(A)型薄膜中层状特征减弱并消失,山峰状颗粒出现并增大,当退火温度继续升高,VO2(A)型薄膜中山峰状颗粒是先减小再增大,但是其尺寸趋于一致,约为50 nm;随着 VO2(A)型薄膜形貌的改变,相变温度点、数量级、热滞回线宽度等相变性能参数也会改变;VO2(A)型薄膜相变温度点降低,其在所测波段的透过率会降低,但只有在中红外波段,薄膜在相变前后透过率的改变量与电阻变化的数量级有关。     

掺钼对二氧化钒薄膜热致变色特性的影响

通过溶胶-凝胶和真空热处理工艺在石英基底上制备出不同掺Mo量的二氧化钒薄膜。对薄膜进行了X射线衍射及热分析,并测试了其电阻及7.5~14μm波段红外热图随温度的变化,研究了Mo掺杂对二氧化钒薄膜热致变色性能的影响。结果表明,Mo进入VO2晶格,替换了部分V的位置;随着掺Mo量的不断增加,相变温度不断降低,但电阻突变量级比未掺杂时有所减小;掺Mo量(MoO3:V2O5,下同)为5%时,相变温度可降至45℃左右;红外热图分析表明,Mo掺杂VO2薄膜的7.5~14μm波段发射率可在较低温度下突变降低,薄膜在温度增加时可在较低温度水平上主动控制自身辐射强度、降低其辐射温度。     

用对靶磁控溅射附加低温热氧化处理方法制备相变氧化钒薄膜

采用直流对靶磁控溅射低价态氧化钒(VO2-x)薄膜再附加热氧化处理的方式,进行具有金属-半导体相变特性氧化钒薄膜的制备.采用X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对薄膜中钒的价态与组分、薄膜结晶结构和表面微观形貌进行分析,利用热敏感系统对薄膜的电阻温度特性进行测量.结果表明:新制备的低价态氧化钒薄膜以V2O3和VO为主,经过300℃低温热氧化处理后,薄膜中出现单斜金红石结构的VO2相,薄膜具有金属-半导体相变特性;薄膜表面颗粒之间存在间隙,利于氧的渗入:在300～320℃进行热处理时,薄膜中的V2O3和VO向单斜结构的VO2转变,VO2含量增加,随着薄膜内VO2含量的增加,薄膜的金属-半导体相变幅度增大,超过2个数量级,相变性能变好,但是此热处理温度区间对已获得的VO2的结构没有影响.同时利用直流对靶磁控溅射方法还可以在低氧化温度下获得具有优异金属-半导体相变特性的氧化钒薄膜,制备工艺与微机械电子系统(MEMS)工艺相兼容.     

掺钨VO2薄膜制备及其热致相变特性研究

采用无机溶胶.凝胶法,以钨酸氨和V2O3的为原料在高温下共熔水淬实现钨掺杂,在云母片(001)表面制备W 掺杂VO2薄膜.采用AFM、XS、XPD分析了薄膜形貌和微观结构,利用FTIR检测薄膜在不同温度下的红外透过率,确定W掺杂薄膜的相变温度.结果表明,钨元素以W6 形式掺入VO2晶体,取代晶格中部分V原子.掺杂后VO2薄膜的半导体一金属相变温度明显下降,每掺入1%W6 ,VO2薄膜相变温度下降19.8℃.当掺入W6 量为2.04%,其相变温度下降到28℃.     

退火升温速率对VO2薄膜相变性能的影响

采用溶胶-凝胶法在云母(001)衬底表面制备氧化钒薄膜,然后通过高温退火获得VO2多晶膜.利用SEM、FTIR等手段,分析不同退火升温速率条件下所制备薄膜的微观形貌、光学性能和热致相变特性.结果表明:在退火升温速率为8 ℃/min时,所制备的VO2薄膜具有最优异的热致相变特性,相变温度为65 ℃,滞后温宽为10 ℃.     

溶胶-凝胶制备二氧化钒薄膜的价态研究

采用无机溶胶-凝胶法制备了VO2热致变色薄膜，利用XPS系统地研究了烘干温度、真空热处理温度以及溶胶浓度对VO2薄膜中钒价态的影响。结果表明，保持其它工艺参数不变，薄膜中V^5 被还原的程度随烘干温度和真空热处理温度升高而增大。当烘干温度、烘干时间和真空热处理时间以及真空气压相同时，随溶胶浓度减小，VO2薄膜中V^5 被还原程度存在真空热处理温度临界点，当溶胶浓度配比为1：4～1：3时，临界温度为480℃；溶胶浓度配比为1：3～1：2时，临界温度为400℃。制备高纯VO2薄膜的优化工艺参数组合为溶胶浓度配比1：3，250℃干燥2h后于450℃氢气还原3h(保持真空度为0．5Pa)。     

钨钒共溅热致变色薄膜的制备及其红外光学性能

为解决VO2薄膜相变温度过高,热滞回线温宽过大以及掺杂后红外透过率变低等问题,开展了低成本钨钒共溅热致变色薄膜制备工艺的探索。先在室温条件下采用磁控共溅射的方法于玻璃基片上制备得到含钨量为1.4%的金属薄膜,再在空气中采用后退火工艺使金属薄膜充分氧化为热致变色薄膜。对薄膜样品的物理结构和光学性能进行了分析,发现钨钒共溅没有改变VO2薄膜在玻璃表面择优取向生长,但显著改变了VO2薄膜的表面形貌特征。观察到钨钒共溅热致变色薄膜的相变温度较普通VO2薄膜从68℃降低至40℃,热滞回线温宽由6℃缩小为3℃,低温半导体相的红外透过率分别为62%和57%。结果表明,钨钒共溅可达到相变温度降低,热滞回线温宽变窄,掺杂前后红外透过率变化不大之目的。     

氧化钒薄膜的电学性质研究

采用离子束溅射和退火工艺,在K9玻璃基体上制备了氧化钒薄膜,并对其微观形貌及组成进行了研究.SEM结果表明,所制备的氧化钒薄膜均匀致密,晶粒尺寸达纳米量级,平均约50nm.由XPS分析可知,薄膜中钒的价态为+4价和+5价,薄膜由VO2和V2O5组成.自行研制了一套实时测量、动态显示测量结果的电阻-温度关系测试系统.应用该测试系统测量了薄膜电阻随温度变化的关系曲线,发现所制备的氧化钒薄膜具有显著的电阻突变特性,其低温段的激活能为0.3106eV,25℃时的电阻温度系数为-0.0406K-1.     

Behavior of vanadium during reduction and smelting of vanadium titanomagnetite metallized pellets

The effects of CaO content, MgO content and smelting temperature on the vanadium behavior during the smelting of vanadium titanomagnetite metallized pellets were investigated. The thermodynamics of reduction and distribution of vanadium was analyzed and the high-temperature smelting experiments were carried out. The thermodynamic calculations show that the distribution ratio of vanadium between the slag and the hot metal decreases with the increments of CaO and MgO content in the slag as well as the increase of the smelting temperature. The smelting experiments demonstrate that the vanadium content in iron and the recovery rate of vanadium in pig iron increase as the CaO content, MgO content and smelting temperature increase, whereas the vanadium distribution ratio between the slag and iron tends to decrease. Moreover, the recovery rate of vanadium in pig iron has a rising trend with increasing the optical basicity of the slag. The addition of MgO in the slag to increase the slag optical basicity can not only improve the vanadium reduction but also promote the formation of magnesium-containing anosovite, which is beneficial to following titanium extraction.     

Vanadium recovery from clay vanadium mineral using an acid leaching method

A technique including direct acid leaching,vanadium precipitation with alkaline,sodium hydroxide releaching,impurity removing by adjusting pH value,precipitation vanadium with ammonium chloride,and vanadium pentoxide by roasting steps was proposed according to the characteristic of Xichuan clay vanadium mineral.The factors influencing leaching vanadium such as temperature and the concentration of sulfuric acid were investigated and optimized.The experimental results indicate that the extract ratios of V2O5 can reach 94% and 92% at a sodium chlorate ratio of 3% and a manganese dioxide ratio of 3%,respectively.A completely chemical precipitation method was adopted to decontaminate and enrich the vanadium in the acid leaching solution.The X-ray diffraction (XRD) pattern and the purity analysis of vanadium pentoxide indicate that the purity of final vanadium pentoxide can reach 99% and meet the standard specifications.The total recovery can reach about 75%.The technique has the characteristics of simplicity,less investlnent,and more environment safety as compared with the traditional salt roasting method.     

超细V_8C_7和Cr_3C_2粉末的制备方法

制备V8C7和Cr3C2粉末的传统方法是将V(Cr)氧化物与固体碳球磨混合﹑二次碳化而成,此方法存在碳化温度高﹑粉末粒度粗等缺点。本文介绍了几种国外制备超细V8C7和Cr3C2粉末的制备方法。     

氮化烧结V(C,N)颗粒增强铁基复合材料的研究

用热力学计算证明了氮化反应的可行性，用DTA确定了VN反应的温度范围。通过XRD和SEM比较了两种烧结气氛（真空和氮气）制备的颗粒增强复合材料烧结体的相组成、颗粒大小和形态分布。实验表明，由于V与N的亲合力大于V与C的亲合力，这导致了压坯的增强相由V6C5、V4C3向VN的转变；同时在1200℃（α-Fe→γ-Fe的相变为剩余的C的固溶创造了条件。     

氮化烧结V(C,N)颗粒增强铁基复合材料的研究

用热力学计算证明了氮化反应的可行性,用D TA确定了V N反应的温度范围。通过X RD和SEM比较了两种烧结气氛(真空和氮气)制备的颗粒增强复合材料烧结体的相组成、颗粒大小和形态分布。实验表明,由于V与N的亲合力大于V与C的亲合力,这导致了压坯的增强相由V 6C5、V 4C3向V N的转变;同时在1 200℃α-Fe!γ-Fe的相变为剩余的C的固溶创造了条件。     

热电池用锂钒氧化物正极材料的放电模式

合成V2O5-V2O3-Li2O体系的3种化合物LiV3O8、γ-LiV2O5和VO2,并以其作为热电池正极活性物质、锂硼合金为负极、LiCl-KCl为电解质进行500℃、100 mA/cm^2的放电实验,研究该正极活性物质在放电中的物相转变过程,同时对V2O5、β-Li0.3V2O5、VnO2n＋1和VnO2n？1的放电反应进行分析。结果表明,LiV3O8、γ-LiV2O5和VO2均进行分解式放电反应,生成LiV2O5、Li3VO4、V2O3和LiVO2等物相。分析认为V2O5和β-Li0.3V2O5可能出现嵌入反应直至转变为γ-LiV2O5,再由γ-LiV2O5进行放电,VnO2n＋1和VnO2n-1放电最终也将生成Li3VO4和V2O3。γ-LiV2O5和VO2放电过程中V4^＋歧化反应产生Li3VO4相和V2O3相,Li3VO4相较差的电子导电性使正极材料失去快速放电能力。     

钒钛磁铁矿提钒尾渣浸取钒

采用硫酸氢氟酸次氯酸钠组合浸出体系浸取钒钛磁铁矿提钒尾渣中的钒,研究浸出过程中试剂浓度、浸出液固比、浸出温度、浸出时间、物料粒度对钒浸出率的影响。结果表明:钒的浸出率随试剂浓度、液固比、温度和时间的升高而增大;当矿物粒度小于0.20 mm时,钒浸出率有随矿物粒度变小而减小的趋势。在物料粒度0.15~0.25 mm、初始硫酸浓度150 g/L、初始氢氟酸浓度30 g/L、次氯酸钠加入量为矿量1.5%、矿浆液固比6:1、浸出温度90℃、浸出时间6 h、搅拌速度500 r/min的条件下,钒的浸出率可达85%以上。     

Recovery of vanadium from vanadium slag by composite roasting with CaO/MgO and leaching

A novel process of composite roasting with CaO/MgO and subsequent acid leaching was proposed to improve the recovery rate of vanadium from Linz–Donawiz (LD) converter vanadium slag. The effects of the MgO/(CaO+MgO) molar ratio and the roasting and leaching parameters on the recovery of vanadium were studied. The results showed that the leaching efficiency of vanadium decreased from 88% to 81% when CaO was replaced completely by MgO; however, it could be improved by roasting with the composite of CaO/MgO. The maximum vanadium leaching efficiency of 94% was achieved under the optimum MgO/(CaO+MgO) mole ratio of 0.5:1. The results from X-ray diffractometry (XRD) and scanning electron microscopy with energy-dispersive X-ray spectroscopy (SEM−EDS) confirm that the formation rate of acid-soluble vanadates can be enhanced during roasting with the composite of CaO/MgO and that the leaching kinetics can be accelerated owing to the suppression of calcium sulfate precipitation.     

钒及钒基合金金相试样的制备方法

介绍了一种钒及钒基合金金相试样的常规制样方法,即试样的机械磨光,机械化学抛光,化学侵蚀等技术和经验。