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W掺杂量和退火温度对W-VO2物相结构及相变性能的影响

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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℃).
Effect of W doping content and annealing temperature on phase structure and phase transition performance of W-VO2
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℃).

W dopinghydrothermal-annealing two-step methodW-VO2(M)smart windowsphase transition performance

孙恒辉、雷心瑜、袁新强、蒋鹏、张伟、张立斋

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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

西安交通大学材料力学行为国家重点实验室,陕西 西安 710049

W掺杂 水热-退火两步法 W-VO2(M) 智能窗 相变性能

陕西省技术创新引导计划项目陕西理工大学2023年大学研究生创新基金项目2022年陕西省科技厅青年项目2023年陕西省教育厅一般专项项目2022年陕西理工大学人才启动项目陕西省重点研发计划社会发展领域项目

2021CGBX-39SLGYCX23032023-JC-QN-047623JK0375SLGRCQD22072024SF-YBXM-638

2024

10.13289/j.issn.1009-6264.2023-0255

材料热处理学报
中国机械工程学会

材料热处理学报

CSTPCD北大核心
影响因子：0.958
ISSN：1009-6264
年,卷(期)：2024.45(2)
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