二氧化钒薄膜制备研究的最新进展

VO2在68℃附近发生从高温金属相到低温半导体相的突变,且相变可逆。由于相变前后其电、磁、光性能有较大的变化,使得它在光电开关材料、存储介质、气敏传感器和智能玻璃等方面有着广泛的应用。然而由于VO2稳定存在的组分范围狭窄,使得制备高纯度VO2薄膜较为困难。为此人们做了很多工作来研究VO2薄膜的制备。本文综述了2000年以来VO2薄膜制备方法的研究情况,比较了各种制备方法对薄膜性能的影响,介绍了VO2薄膜研究的最新研究进展,并为扩大其应用领域而探讨了今后的研究方向。     

二氧化钒粉体研究的新进展

VO2具有B、M和R等晶相,VO2(B)是亚稳态的单斜金红石结构,VO2(M)是单斜金红石结构,VO2(R)是四方金红石结构。VO2具有特殊的光学和电学性质,是一种具有广泛应用前景的功能材料。本文综述了VO2(B)纳米粉的合成方法、合成温度及所用试剂,分析了VO2(B)的性质与用途,讨论了VO2(M)粉体合成中的关键问题与研究现状,评述了M与R相之间转变的类型和诱导因素、相变温度影响因素、相变机理研究手段,总结了2007年以来VO2粉体研究的新进展,指出深入研究相变机理是控制VO2相变性质的前提,是研究发展的趋势。     

二氧化钒功能纳米材料的制备方法及应用研究进展

综述了近年来VO2纳米材料的制备及改性方法,及其在热致变色智能窗、锂离子电池、催化剂载体、数据存储材料等领域的应用研究进展。     

高分子辅助沉积法制备钨掺杂的二氧化钒薄膜

利用高分子辅助沉积法(PAD)制备出钨掺杂二氧化钒(VO₂)薄膜。采用X射线衍射、光电子能谱、扫描电子显微镜、Raman光谱等表征技术对不同含量钨掺杂的VO₂薄膜性能进行了研究。结果表明:利用PAD方法制备的VO₂薄膜质量较好,且钨离子掺杂成功。同时Raman光谱显示,钨掺杂1.0%(摩尔分数)的薄膜在相变过程中出现M2相。电学测试结果显示,钨掺杂的VO₂薄膜相变温度大幅下降,每掺杂0.3%(摩尔分数)的钨离子,相变温度下降10℃,且随着钨掺量的增加,VO₂薄膜的热滞回线宽度减小。     

钨掺杂二氧化钒@聚多巴胺的制备及应用[1]

采用原位聚合法以聚乙二醇（PEG）为相变软段,异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）为硬段,聚多巴胺包覆的钨掺杂二氧化钒(W-VO2@PDA)作为填料,制备了钨掺杂二氧化钒@聚多巴胺改性聚氨酯固-固相变材料(W-VO2@PDA/PUPCM)。研究了PEG分子量对W-VO2@PDA/PUPCM乳液稳定性和整理织物调温性的影响;通过FT-IR、POM、DSC和TGA等对材料的化学结构、结晶性能、相变性能和热稳定性进行了测试和表征。结果表明,PEG分子量对W-VO2@PDA/PUPCM的储热性能和相变性能有很大的影响,当PEG分子量为8000时,W-VO2@PDA/PUPCM具有良好的形状稳定性和热稳定性,熔融温度和相变焓最高分别为51.52 ℃和144.82 J/g,经W-VO2@PDA/PUPCM整理后的织物和未经整理的织物相比升温和降温最大温差分别为7.8 ℃和5.3 ℃,在智能调温织物领域具有广泛的应用前景。     

钨掺杂M型二氧化钒粉体的水解法制备与结构分析

采用水解法制备不同W掺杂量的VO2(M)粉体。借助于X射线衍射仪、Fourier变换红外谱、差示扫描量热仪、X射线光电子谱仪和X射线精细结构谱对粉体的成分和结构进行表征。结果表明,W6+进入VO2晶格,形成固溶体V4+1-3xV3+2xWxO2。W掺杂降低了VO2(M)的相变温度,相变温度与W掺杂量在一定范围内成线性关系,掺杂效率约为18℃/1%(摩尔分数)。掺杂的大半径W原子部分替换了VO2(M)晶格中的V原子,晶格膨胀畸变产生的压应力通过共享顶点O,沿着W—O—V链传递到邻近的次晶格,造成V—O键键长变化,促使V周围的氧分布对称性随W掺杂量的增加而增大。当W掺杂量增大至2.5%时,单斜结构中的V—O1键和V—V1a键伸长,V—O2键和V—V1b键缩短,V—O1和V—O2峰合并成金红石结构的V—O峰,V—V1a峰和V—V1b峰合并成金红石结构的V—V1峰,即样品已转变为金红石结构。     

活性炭还原五氧化二钒制备二氧化钒

以V2O5为原料,活性炭为还原剂,采用碳热还原法制备了VO_2。探讨了还原剂用量和反应时间对各价态钒氧化物质量分数的影响,采用化学滴定法、XRD、SEM和DSC分析了产品的纯度、物相、形貌和相变温度。结果表明:在V2O5和活性炭的物质的量比为2∶1、反应时间为5 h的条件下,所得产品纯度(以VO_2质量分数计)为99.6%,VO_2转化率达到93.9%。产品为M相VO_2,其颗粒细小(粒径为110μm)且结晶性良好。     

水热法制备纳米二氧化钒粉体

以五氧化二钒和无水亚硫酸钠为原料,采用水热法制备纳米VO2粉体。系统地探讨了p H、填充度、反应温度、无水亚硫酸钠用量对VO2产品制备工艺的影响,采用化学法、X射线衍射仪(XRD)、扫瞄电子显微镜(SEM)和差示热扫描仪(DSC)对产品的价态、物相、形貌进行了分析。结果表明,在p H=3、填充度为0.7、物质的量比为n(V2O5)∶n(Na2SO3)=1∶1.2、温度250℃下水热反应24 h,所得到的初产品经氢氧化钠溶液纯化1 h后,质量分数达到98.5%,总产率为85.4%。产品为纯度高的B相VO2,经800℃热处理2 h后由B相转变为M相,热处理后产品的相变点为69.0℃。     

钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合物的制备及性能

以氧化石墨烯粉末(GO)、五氧化二钒(V2O5)、草酸(C2H2O4·2H2O)和钨酸铵〔(NH4)10H2(W2O7)6〕为原料,用水热法制备了一系列钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合物,考察了钨掺杂量、氧化石墨烯复合量对复合材料的相变温度及导热率的影响。通过XRD、SEM、DSC、FTIR、激光导热系数测量仪对复合材料的结构形貌、相变性能等进行了表征。结果表明：石墨烯复合后二氧化钒粒子团聚情况得到有效改善,并均匀复合在石墨烯表面。当钨的原子百分比含量为2.5%、氧化石墨烯含量为4%（以五氧化二钒质量为基准）时,形成的钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合物与纯二氧化钒相比,相变温度由66 ℃降低到32.2 ℃,导热率由0.700 W/(m·K)提升到16.341 W/(m·K),该复合材料能同时满足良好的隔热性与高导热等性能要求,取得了隔热性与散热性这一矛盾的对立与统一。     

钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合物的制备及性能

以氧化石墨烯粉末(GO)、五氧化二钒、草酸和钨酸铵为原料,用水热法制备了一系列钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合物,考察了钨掺杂量、氧化石墨烯用量对复合材料的相变温度及导热率的影响。通过XRD、SEM、DSC、FTIR、激光导热系数测量仪对复合材料的结构形貌、相变性能进行了表征。结果表明,石墨烯复合材料的二氧化钒粒子团聚情况得到有效改善,并均匀负载在石墨烯表面。当钨原子百分含量为2.5%、氧化石墨烯含量为4%(以五氧化二钒质量为基准)时,形成的钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合物与纯二氧化钒相比,相变温度由66.0℃降低到32.2℃,导热率提升到16.341W/(m·K)。该复合材料能同时满足良好的隔热性与高导热性等要求。     

透明掺杂VO2纳米涂层的研究

文章主要是透明掺杂VO2纳米涂层的研究。用熔融淬冷法制备V2O5溶胶;用溶胶一凝胶法优化制备WO3溶胶,并将合成的两种稳定的溶胶按不同的比例混合在高温还原退火下实现钨掺杂,最后将钨掺杂VO2纳米粉体、SiO2气凝胶与油漆按不同的比例高速分散得到透明掺杂VO2的纳米漆。实验中以金相显微镜、电子探针（SEM）、紫外可见红外分光光度计进行表征。     

Multifold stiffness and fracture toughness enhancement in W-doped VO2 microcrystals

Vanadium dioxide is popular for the metal-insulator phase transition at 68°C. Chemical doping is one of the effective ways adopted to tune the phase transition temperature, where tungsten is known to reduce the transition temperature of VO₂. This work investigates the effect of tungsten doping on the mechanical properties of VO₂ microcrystals and their polymer composites. Doping of VO₂ with W shows a systematic reduction in phase transition temperature up to 33°C for 4 wt% W-doped VO₂. For 3 wt% W-doped VO₂, the elastic modulus values enhance by 50%. The fracture toughness of 3 wt% W-doped VO₂ shows an enhancement of fourfold compared to the undoped VO₂. The dynamic compressive strength of 3 wt% W-doped VO₂–UHMWPE polymer composite at room temperature is found to be 7% higher than the undoped VO₂—composite.     

乙酰丙酮氧钒的合成与应用

乙酰丙酮氧钒作为助催化剂与烷基过氧化物及其它氧化剂结合可以氧化很多有机官能团,介绍了其在有机合成中的应用,并以五氧化二钒、乙酰丙酮以及双氧水为原料合成目标产物,收率85%。     

VO2相变温度及性能的影响因素与应用研究进展

二氧化钒（VO2）作为一种相变金属氧化物,相变温度为68℃。在68℃以下VO2呈绝缘单斜相,在68℃以上呈金红石相,由于这种晶体结构的变化导致VO2在光性能和电性能方面表现出可逆的突变,从而成为光电开关领域的宠儿。基于此,本文对VO2的制备方法及其调控VO2相变温度与性能所采取的主要手段进行了综述,并归纳了不同制备方法的优缺点及调控VO2相变温度与性能的因素,总结了近年来VO2的应用进展,最后对VO2今后的发展趋势进行了展望,期望对相关领域的研究者具有指导作用。     

VO2薄膜相变及其温度滞后

以攀钢产V2O5为原料，采用无机胶体法制备电阻突变VO2薄膜，研究了VO2薄膜的电阻突变温度、突变数量级及其突变温度滞后. 结果表明，VO2薄膜相变温度为35℃，制备方法和衬底材质对VO2薄膜的电阻突变数量级有较大影响. 以普通玻璃和石英玻璃作衬底、用H2还原法，可使VO2薄膜的电阻突变达到2~3个数量级，用N2热分解法仅能达到1.5~2个数量级；普通玻璃衬底上VO2薄膜的电阻突变数量级小于石英玻璃衬底上的VO2薄膜的电阻突变数量级. VO2薄膜的电阻突变温度滞后为1~6℃，电阻突变数量级、衬底材质和制备方法对其有较大影响.     

掺杂VO2相变薄膜的电阻突变特性研究

以V2O5和MoO3粉为原料，采用无机溶胶－凝胶法制备了掺Mo^6 的VO2相变薄膜。对掺杂薄膜的物相组成、价态、相结构的XPS和XRD分析及电阻突变量级和电阻突变温度的测试，结果发现：所制备的掺杂薄膜其主要成分是VO2，所掺入的MoO3与VO2完全互溶，但其中MoO3的价态未发生改变。掺杂薄膜随MoO3含量的增加其电阻突变温度明显下降，然而电阻突变量级也随之降低，当MoO3的质量分数为5％时，薄膜电阻突变温度降至30℃左右，电阻突变量级仍可保持2个数量级左右，尚能满足应用的要求。     

TiO_2纳米管的制备和掺杂改性研究进展

二氧化钛纳米管由于其新奇的光电、催化、气敏等性能引起了广泛的关注,在太阳能电池、光催化、环境净化、气体传感器等领域有潜在的应用价值。文章概述了近年来在二氧化钛纳米管制备方法,掺杂改性及应用方面的进展,并讨论了今后可能的研究方向。     

Characterization and Catalytic Behavior of VO x -CeO2 Catalysts for the Oxidative Dehydrogenation of Propane

A series of ceria-supported vanadium catalysts was prepared via impregnation of the support with an ammonium metavanadate solution. The 723 K calcined samples were tested for propane oxydehydrogenation (ODH) activity and selectivity. The sample exhibiting the highest propane conversion was found to be the ceria support material itself, although this showed essentially no selectivity towards propene. An optimum propene yield of 4.2% was obtained at 673 K for the 6 wt% V₂O₅-CeO₂ sample. Conversion decreased with increasing V loading which was attributed to the formation of cerium vanadate (CeVO₄). This phase was found in all samples after calcination, its abundance rising in proportion to the V loading. In the 6 wt% V₂O₅ catalyst hydrated surface VO_x species were present, although they underwent conversion to CeVO₄ at temperatures above 573 K. The low reducibility of these surface vanadates was linked to the oxidation activity. It is inferred that surface polyvanadate species are responsible for the selective ODH of propane with V-O-V and/or V-O-Ce being the active oxygen species.     

Aurivillius-型氟氧化物Bi2TiO4F2的水热合成、表征和铁电体性质的研究

采用水热法制备了Aurivillius-型氟氧化合物Bi2Ti04F2，并通过粉末X-射线衍射、扫描电子虽微镜、差热-热重分析等手段对化合物的性质进行了测试和表征。该样品结构的空间群为14／mmm，晶胞参数为a=3．806（0）A，b=3．806（0）A，c=16．318（1）A，具有有序排列的F／O阴离子的单层Aurivillius-型结构，并对其铁电体性质进行了研究。