热处理温度对VO_2纳米粉体结构与形貌的影响

以V_2O_5细粉颗粒为原料,以H_2C_2O_4作为还原剂,在160、180和200℃(pH=3)的水热条件下反应24h制得亚稳相VO_2(B)纳米粉体,再在真空下,经500,550,600℃热处理3h后获得VO_2(M)粉体。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法对样品进行了成分和形貌分析,实验结果表明,反应产物的形貌可以通过退火温度来改变,水热反应后形成棒状晶粒,随着水热温度的上升,晶粒结晶度更高;600℃热处理3h后获得片状结构粉体,相变温度为68.04℃。     

热处理条件和Y掺杂对VO_2粉体结构及相变温度的影响（英文）

以水热合成法制备VO_2粉体,研究热处理条件和Y掺杂对VO_2结构及相变温度的影响。XRD、SEM和TEM结果表明:热处理温度对VO_2前驱体的晶型转变影响显著,升高温度,有助于VO_2(B)向VO_2(M)转变。Y掺杂对VO_2结构产生影响,Y~(3+)可以占据V~(4+)晶格点阵位置,形成YVO_4固溶体,从而增大VO_2的晶胞参数。Y掺杂导致的晶格变形能阻止颗粒的聚集,因此,Y掺杂具有一定的细化晶粒作用。DSC曲线表明,Y掺杂可以降低VO_2(M)的相变温度,当Y掺杂浓度为9%(摩尔分数)时,相变温度可由未掺杂的68.3℃降低到61.3℃。     

Ti掺杂VO2(M)粉体制备及性能研究

M相二氧化钒(VO₂(M))是一种在68℃左右具有特殊相变特性的智能隔热窗材料,然而VO₂(M)的相变稳定性还较差、对太阳光的调制能力还不够高,严重限制其在智能隔热窗中的工业化应用。本文主要以五氧化二钒为钒源,草酸为还原剂,尿素为沉淀剂,硫酸钛为掺杂剂,水热还原法制备粉体M相钛(Ti)掺杂VO₂,简称Ti-VO₂(M)粉体。通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis-NIR)、差示扫描量热仪(DSC)和X射线能谱仪(EDS)分析所合成粉体的元素/物相组成和结构、结晶形态、太阳光反射率/透过率和相变温度的变化情况,优化Ti^₄₊掺杂量。研究发现,Ti^₄₊掺杂量控制在3%时,制备的Ti-VO₂(M)粉体的综合性能最优,为进一步应用智能隔热有机玻璃提供重要的数据与技术支撑。     

VO_2(B)热转化为VO_2(R)和V_2O_3的高温XRD原位表征（英文）

以草酸和V_2O_5为原料,采用水热法制备VO_2(B)。通过高温原位X射线衍射技术研究VO_2(B)在氮气保护下升高温度过程中的相变特性,采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和激光拉曼光谱技术分析所制备样品及其在不同温度热相变产物的微观形貌、晶体结构和物相组成。结果表明:以草酸和V_2O_5为原料,用水热法可制得单斜晶系VO_2(B),颗粒呈纳米片状;升温至430~700℃之间,VO_2(B)不可逆转化为四方晶系VO_2(R),形貌由纳米片状变为亚微米及微米近球形;升温至1000℃左右,VO_2(R)开始分解形成Magnéli相系列化合物(V_nO_(2n-1),3≤n≤9);升温至约1200℃完全转变为具有刚玉结构的V_2O_3烧结块。     

均匀自支撑的二氧化钒纳米线的水热合成及相变特性研究（英文）

二氧化钒(VO_2)在接近室温时发生由半导体态向金属态的Mott相变,在智能窗和红外自适应伪装技术领域具有一定的应用前景。采用一种新颖的水热法制备了均匀自支撑的VO_2纳米线。合成的纳米线的直径为150±30 nm,长度达到几十微米。通过X射线衍射、X射线光电子能谱、高分辨透射电镜和选取电子衍射等手段验证了高纯单斜相VO_2纳米线的成功制备。而且,VO_2纳米线的可逆相变性能采用差示量热扫描、变温XRD和变温Raman光谱进行了探究。结果表明:VO_2纳米线升温相变点为65.2℃,磁滞回线宽度窄至6.5℃,具有良好的可逆相变性。这些为VO_2纳米线的金属-半导体相变研究提供基础。     

快速热处理温度对纳米结构二氧化钒薄膜相变特性的影响

采用射频磁控溅射方法在单晶硅基底表面制备了单一相纳米结构二氧化钒(VO_2)薄膜,相变幅度超过2个量级;利用快速热处理设备对VO_2薄膜进行热处理,研究氮气氛下快速热处理温度对VO_2相变特性的影响。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、高精度透射电子显微镜和四探针测试仪对热处理前后薄膜的结晶结构、表面形貌和电学相变特性分别进行了测试。实验结果表明,快速热处理状态下,温度为300℃时,VO_2薄膜的电阻相变幅度由200倍增加到277倍,但是当温度超过350℃后,相变性能迅速变差,相变幅度由2个量级下降为小于1个量级,当温度超过500℃时,相变特性消失;热处理温度升高的过程中,单斜VO_2(011)结晶结构逐渐消失,薄膜的成分转变为V4O7;快速热处理过程中薄膜内的颗粒尺寸保持不变。研究结果将有助于增强对VO_2薄膜在温度差异大、变化速度快环境中的特性进行分析与应用。     

纳米金刚石硼掺杂的制备及表征

本文采用高温真空扩散法制备了纳米金刚石硼掺杂。采用热重分析仪、X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、智能型拉曼光谱仪、透射电子显微电镜等技术手段对制备的产物进行表征。结果表明,产物主要包含C、O、B元素,其质量分数为92.08%,7.14%,0.78%。纳米金刚石硼掺杂的XRD图谱中除了金刚石(111)D、(220)D衍射峰外,还有六方金刚石(100)D的衍射峰。B原子的引入造成纳米金刚石的缺陷增多,引起G峰移至1620cm-1。硼原子在金刚石中以两种状态存在,分别是C-B碳的取代原子和B-O的间隙硼原子。掺杂后的纳米金刚石颗粒形状形貌无明显变化,粒径为2~10nm,有少部分立方金刚石的存在。总而言之,硼的掺杂使得纳米金刚石的初始氧化温度提高了175℃,氧化速度缓慢,热稳定性能提高。     

磁控溅射制备低相转变温度氧化钒薄膜

采用直流反应磁控溅射法在不同氧分压气氛下制备了氧化钒薄膜,并进行后续真空退火处理。分别利用X-射线衍射仪,扫描电子显微镜和综合物性仪分析薄膜的相成分、表面形貌以及电性能。结果表明:随着氧分压的增加,450℃退火1h的薄膜逐渐由非晶态转变为VO_2(M),VO_2(M,B)和V_6O_(13)的混合结构,并且晶化程度逐渐提高。氧分压6.67%的薄膜相转变温度(TMST)接近52℃,SEM分析表明,微裂纹的存在为相转变时应力释放提供空间,降低了TMST。氧分压10%的薄膜具有-2.38%/K的电阻温度系数(TCR)值和1.67×10~4Ω的室温电阻值,满足制备非致冷红外探测器的要求。     

钠离子电池正极材料VO_2(B)纳米带阵列的可控合成与电化学性能

以V_2O_5作为钒源,乙二醇作为结构导向剂和还原剂,在不使用模板的情况下,通过水热法制备VO_2(B)纳米带阵列结构。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对合成产物的晶体结构和形貌进行表征,研究乙二醇的含量和水热反应时间对产物结构和形貌的影响。作为钠离子电池正极材料,研究水热反应时间和充放电电压范围对VO_2(B)电化学性能的影响。结果表明:当乙二醇含量为10 m L时,在180℃水热反应6 h所合成的VO_2(B)纳米带阵列在1.5~4 V的电压范围内具有更好的电化学性能。     

碱钨青铜粉体的溶胶-凝胶法合成与表征

采用溶胶-凝胶法合成了碱钨青铜(M_xWO_3,M=Cs,Rb中的1种或2种)粉体,探究了铯、铷分别单掺杂和铯、铷共掺杂对钨青铜粉体晶相、形貌的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、紫外可见近红外光谱(UV-Vis-NIR)、隔热膜温度测试仪对所合成碱钨青铜粉体的物相、形貌、光学性能和隔热性能进行了表征。结果表明:溶胶-凝胶法所合成的碱钨青铜粉体结晶性较好、粒径较小;Cs、Rb共掺杂的透明绝热指数K=157.34比Rb单掺杂提高了23.92,改善了Cs单掺杂在1076 nm处透过率突变的情况;Cs、Rb共掺杂的温差(与起始温度相比)为4.9℃,比Rb单掺杂的温差下降了5.7℃。     

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。     

超细VO_2粉末的制备及其可逆相变的原位表征

采用氧化还原法,在N2保护气氛中,通过程序控温,用草酸还原V2O5制备VO2超细粉末,重点考察原料配比对还原产物物相纯度的影响。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)及X射线能量色散谱仪(EDS)分析产物的相组成和微观形貌,通过同步热分析(STA)和原位XRD研究VO2粉体的热致可逆相变特性。结果表明:V2O5和草酸以1:1.2~1.4的摩尔比混合,可制得较纯的单斜晶系VO2超细粉末,颗粒呈近球形,平均晶粒度约为50 nm。低温为M相(单斜晶系,P21/c),升温时可转化为R相(正方晶系,P42/mnm),升温相变点为68.1℃,降温相变点为60.2℃,滞后7.9℃。具有良好的热致可逆循环相变稳定性,M/R相多次循环转换的DSC热滞回线呈现很好的重现性。     

不同微观形貌VO2的微波水热可控合成

采用一种新颖的微波水热法制备VO2粉体,利用扫描电镜(SEM)表征所合成粉体的微观形貌,调节H2O2的浓度、微波功率、微波时间、pH值、水热反应时间及钨掺杂剂等合成工艺参数,实现了对VO2粉体形貌的调控。结果表明:控制不同的工艺参数可合成具有不同形貌如球形、空心椭球形,花簇状、棒状等VO2粉体。     

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 ℃.     

二氧化钒纳米点阵的制备及其红外光学特性研究

为了得到相变温度低且变色性能优越的光学材料,使其能够广泛应用于智能窗领域,对周期结构VO2纳米点阵的相变和光学特性展开了研究。用修正的Sellmeier色散模型结合二维点阵周期结构的等效折射率计算了VO2纳米点阵在不同占空比下的反射率和透射率。利用多孔氧化铝模板掩膜溅射法,先在玻璃上制备钒金属纳米点阵,再经热氧化工艺制备出VO2纳米点阵,测试其表面形貌、组分结构、红外反射和透射谱线。结果表明,占空比为0.83的纳米点阵其相变温度有效降低至43℃,在1700 nm处透射率改变量达到29%,表现出良好的变色特性,且透射率整体高于VO2薄膜。说明通过制备较佳占空比的纳米点阵可以有效降低材料的相变温度,提升材料的热致变色性能。     

La2O3掺杂AgSnO2电接触材料的制备及性能研究

以Ag、Sn、La₂O₃粉为原料,采用机械合金法制备复合粉体。结合氧化法与粉末冶金工艺,对复合粉体进行氧化、压制、烧结。采用扫描电镜(SEM)和能谱仪、硬度计、金相显微镜、金属电导率测量仪等对复合粉体氧化前后的形貌以及电接触材料烧结前后的性能进行表征。结果表明：烧结后,电接触材料硬度较于烧结前明显下降。同时电接触材料随Sn含量增大,电阻率升高,密度反而下降。在一定的La₂O₃(0wt.%、0.75wt.%、1.5wt.%、2.25wt.%、3wt.%)含量范围内,La₂O₃掺杂量越高,密度越低。同时电接触材料经烧结后,随La₂O₃含量增加,其电阻率先降后升,在La₂O₃含量为0.75wt.%时,电接触材料的电阻率最低。     

含硼触媒对合成的金刚石晶体结构和热稳定性的影响

人造金刚石的热稳定性越来越受到金刚石生产者和使用者的重视，成为国际上评价金刚石内在质量和性能好坏的重要指标。本文在铁基触媒的基础上加入不同含量的硼铁粉，用静压法合成了含硼金刚石。利用光学显微镜、X射线衍射仪和差热分析仪对不同金刚石的晶形、晶体结构和抗氧化性能进行了研究，并与同样工艺条件下合成的不含硼金刚石进行对比，对某些实验现象做了讨论。实验证明，这种方法能够得到抗氧化性好的金刚石，而且生产成本低、操作方便，便于推广。     

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。     

Influences of Annealing Temperature and Doping Concentration on Microstructural and Optical Properties of CeO2:Sm3+ Nanocrystals

Nanocrystals of CeO₂ with different doping concentrations of Sm³⁺ were synthesized by a novel and cost-effective method. The crystal structure, morphology and particle size were systematically investigated by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. Effects of the annealing temperature and doping concentrations on the microstructural properties of the crystals were studied. X-ray diffraction analysis indicates that the cubic structure of the CeO₂ is not affected by the doping of Sm³⁺ up to a doping concentration of 20%. Different structural parameters such as lattice constant, surface area, bulk density and porosity of the crystal were determined and discussed. Microscopic images of the CeO₂:Sm³⁺ suggest that the thermal decomposition of oxalate precursor is a suitable synthesis pathway to produce uniform-sized microparticles and nanoparticles. The influences of annealing temperature and doping concentration of Sm³⁺ on the optical properties of the nanocrystals were also discussed. The photoluminescence excitation spectra reveal that the charge transfer band is redshifted with increasing annealing temperatures. Emission attains its maximum intensity for Sm³⁺ concentration of 1%, and higher concentrations lead to emission quenching.