二氧化钒（A，B和M相）纳米结构的制备，表征及物性研究

发布时间：2020-07-09 18:12

【摘要】：VO2在：341 K经历一个可逆的结构转变(VO2(M)(?)VO2(R)),同时伴随有金属-绝缘体转变,即从低温的绝缘相转变为高温的金属相。随着这个一级相变,它的电学和磁学性质表现出可逆的突然转变,并且在红外光区的红外透射率也会发生巨大的变化。这种宏观物理性能随温度变化发生突变的性质使VO2纳米材料在智能材料领域潜力巨大。本文主要研究亚稳的VO2(B), VO2(A)及金红石型V02(M)相的合成,结构及物性表征。实验采用水热合成法在V2O5- H2C2O4-H2O系统中,通过控制反应条件(反应温度,溶液浓度,时间,及掺杂)等,分别制备了二氧化钒B相与A相纳米粉体,及金红石型的二氧化钒,用后退火的办法得到M相粉体材料。利用多种测试分析方法对产物进行表征。系统研究VO2 (B)、VO2 (A)和VO2 (M)的相转变、光学、电学、磁学和电化学等特性。最后,通过硼元素与钨元素掺杂达到了调控VO2(M)相转变温度的目的。通过X射线光电子能谱(XPS)确定钒的氧化价态和样品的元素组成。利用X射线衍射(XRD)对样品的晶体结构进行观测。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察纳米材料的表面形貌并确定其生长方向和结晶度。VO2的相变特性利用差式扫描量热法(DSC)和变温X射线衍射(VT-XRD)进行研究。VO2样品的光学特性采用红外光谱(FT-IR)、紫外光谱(UV)、光致发光谱(PL)和拉曼光谱进行表征。使用Quantum Design公司的物理性能测试系统(PPMS)和四探针法分别测试了样品的磁导率和电阻率。在电化学工作站上分别测试了VO2 (B)、VO2 (A)的电化学特性。主要的研究内容及成果如下：1)以五氧化二钒为钒源,我们在相对较低的温度(230℃C)和填充比条件下,通过控制反应摩尔比与反应时间,制备了单晶性能良好的VO2(B)纳米带和VO2(A)纳米杆,并提出了一个VO2(A)纳米杆的生长机理：转变、自组装、吸附和重结晶。2)研究了VO2(A)纳米材料在相转变过程中的相转变温度,电阻率和磁导率随温度变化的情况；通过变温红外光谱发现VO2(A)在相转变温度前后的光学开关特性：利用紫外可见吸收光谱和光致发光光谱测试,得到了VO2(B)、VO2(A)和VO2(M)的禁带宽度信息与光发射带位置信息。3)对VO2(B)和VO2(A)纳米材料的电化学性能进行了测试分析,通过循环伏安特性曲线看出,使用VO2(B)和VO2(A)制备的电极具有较好的电化学特性以及可逆性。4)通过硼元素和钨元素掺杂,成功的调控了VO2(M)的相转变温度,扩大了其作为智能材料的应用范围。
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ135.11;TB383.1
【图文】：

二填■化钒（Ａ，Ｂ和ＭＷ）纳米结构的制＾？＾，农征及物性研究逡逑成法制备了具有不同形貌的的Ｖ０２邋（Ａ），包括纳米线、纳米带和纳米棒。逡逑此后，根掘Ｖ０２邋（Ａ）的品体结构，Ｖ０２邋（Ａ）的１１１学、光学和磁学等物埋逡逑能被汗始研究似依然广泛。？个丨〗货Ｊｉ；Ｕ别龙作为ＶＯ：水热成过制Ｉ逡逑Ｏ，邋（Ｒ）和业稳相ＶＯ２邋（Ｂ）的中问ｆｌｉ，ＶＯ２邋（Ａ）的制！＾过Ｉ＇ｌ丨合成条件比较功：逡逑ＩＪ，界易失。W七，在制＾＾环）＂１找到一个简中．便徙的‘＾）彳验方法，文现Ｖ０２（Ａ）逡逑控合成，儿对其物观和化学枕质进行见加深入的研究，显得尤冗屯耍。此外，逡逑ｆ邋ＶＯａｉｊｉ常见的Ｖ０２邋（Ｂ）和Ｖ０２邋（Ｍ），使ｍ拉Ｉ泛光ｉｆｆ、紫外可见吸收光逡逑光致发光光浩，研究ｉｔ光学性能和ｉＷ体结构，Ｉ邋Ｉ邋ｉＭｌ义力耐的文献报道仍然欠逡逑。逡逑．２Ｖ０２的晶体结构逡逑

本文编号：2747811