W掺杂量和退火温度对W-VO2物相结构及相变性能的影响
Effect of W doping content and annealing temperature on phase structure and phase transition performance of W-VO2
孙恒辉 1雷心瑜 1袁新强 2蒋鹏 2张伟 1张立斋3
作者信息
- 1. 陕西理工大学材料科学与工程学院,陕西 汉中 723000
- 2. 陕西理工大学材料科学与工程学院,陕西 汉中 723000;陕西理工大学矿渣综合利用环保技术国家地方联合工程实验室,陕西 汉中 723000
- 3. 陕西理工大学材料科学与工程学院,陕西 汉中 723000;西安交通大学材料力学行为国家重点实验室,陕西 西安 710049
- 折叠
摘要
钨掺杂M相二氧化钒(W-VO2(M))有效降低了VO2 金属相(低温单斜相,M)到绝缘体相(高温四方金红石相,R)的可逆相转变温度(Tc),显著提高了VO2 在智能窗领域的应用价值.然而,W-VO2(M)所表现出的较宽热滞回线宽度(ΔTc＞10℃)对其应用造成了一定的限制.为了解决这一问题,本研究以降低W-VO2(M)的ΔTc 为目标,研究了 W掺杂量与退火温度对W-VO2 物相结构及相变性能的影响.结果表明:随着W掺杂量的增加,W-VO2 粉体的Tc 降低,并且ΔTc 较窄;退火温度的升高可以提高W-VO2 粉体的结晶度和分散度,但温度过高,会加速VO2 晶体结构的破坏,使其在恢复到室温后无法从R相转变为M相;当W掺杂量为 6.0 at%,退火温度为 700℃时,采用水热-退火两步法制备得到的W-VO2(M)粉体表现出接近室温使用的Tc(Tc= 36.83℃),同时具有较窄的ΔTc(ΔTc= 6.63℃).
Abstract
Tungsten doped M-phase vanadium dioxide(W-VO2(M))effectively reduces the reversible phase transition temperature(Tc)of VO2 from the metallic phase(low-temperature monoclinic phase,M)to the insulator phase(high-temperature tetragonal rutile phase,R),significantly improving the application value of VO2 in the field of smart windows.However,the large hysteresis width(ΔTc＞10℃)exhibited by W-VO2(M)poses certain limitations to its application.To address this issue,this study aimed to reduce the ΔTc of the W-VO2(M),and the effect of W doping content and annealing temperature on phase structure and phase transition performance of the W-VO2 was studied.The results show that with the increase of W doping content,the Tc of the W-VO2 powder decreases,and ΔTc is relatively narrow.An increase in annealing temperature can increase the crystallinity and dispersion of the W-VO2 powder,but if the temperature is too high,it will accelerate the destruction of the VO2 crystal structure,disabling the transition from R phase to M phase after returning to room temperature.When the W doping content is 6.0 at%and the annealing temperature is 700℃,the W-VO2(M)powder prepared by the hydrothermal-annealing two-step method exhibits Tc(Tc=36.83℃)that is close to room temperature and a narrow ΔTc(ΔTc=6.63℃).
关键词
W掺杂/水热-退火两步法/W-VO2(M)/智能窗/相变性能Key words
W doping/hydrothermal-annealing two-step method/W-VO2(M)/smart windows/phase transition performance引用本文复制引用
基金项目
陕西省技术创新引导计划项目(2021CGBX-39)
陕西理工大学2023年大学研究生创新基金项目(SLGYCX2303)
2022年陕西省科技厅青年项目(2023-JC-QN-0476)
2023年陕西省教育厅一般专项项目(23JK0375)
2022年陕西理工大学人才启动项目(SLGRCQD2207)
陕西省重点研发计划社会发展领域项目(2024SF-YBXM-638)
出版年
2024
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