钨掺杂纳米二氧化钒粉体制备与光电性能研究

• 作 者: 江炜
• 出 处: 上海师范大学
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 二氧化钒 相变 掺杂 白钨酸 热分解

作为功能材料,二氧化钒是相变金属化合物中目前研究趋热的一种。随着温度的变化,二氧化钒会发生从半导体相到金属相的可逆变化,同时电阻率和光谱透射率等物理性质也发生突变。它不仅有上述的性质突变十分明显、相变温度（68 oC）最接近室温,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VO₂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、白钨酸（WPTA）作为掺杂剂,采用热分解氧钒（IV）碱式碳酸氢铵的方法制备了钨掺杂的纳米二氧化钒粉体。并用XPS、EDX、SEM、TEM、TG-DTA和DSC等表征手段对二氧化钒纳米粉体的微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,热分解温度和保温时间都会影响掺杂和未掺杂的纳米二氧化钒粉体的成分和晶体结构。所制得的高纯度单相的VO2纳米粉体,晶粒尺寸分布均匀;其相变前后电阻和红外光学系数突变相当明显。而通过钨的掺杂,VO2粉体的相变温度已从67.15 oC降低至26.46 oC。该样品在相变前后的电阻突变量达到2个数量级。相变前后,在λ=2.5μm处的红外透过率和反射率变化量接近56%,接近实用水平。通过改变W的掺杂量,结合DSC与温度—电阻曲线的测试结果,我们认为W的掺杂量与相变温度的变化量具有一定的线性关系。本论文对热分解法和目前广泛使用的纳米二氧化钒粉体制备技术进行了较为全面的介绍和比较,可以看出,热分解法相对于其它制备技术来说,其突出优点是成本低、产率高、操作简便、掺杂过程简单易行,而且其产品的各项性能均较好。