钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合物的制备及性能

发布时间：2021-02-16 05:01

　　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。 

【文章来源】：精细化工. 2020,37(08)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

不同钨掺杂量的二氧化钒/石墨烯复合物的DSC曲线

露萒C的目的。同时实验结果符合规律：当钨含量增加时，TC显著降低且ΔT增加。表2不同钨掺杂量的二氧化钒/石墨烯复合物的相变温度Table2Phasetransitiontemperatureofvanadiumdioxide/graphenecompositeswithdifferenttungstendopingcontents样品编号钨原子百分含量/%TC,c/℃TC,h/℃TC/℃ΔT/℃1#064.467.566.03.13#0.555.860.958.45.14#1.046.853.250.06.45#1.539.847.643.77.86#2.029.437.933.78.57#2.527.137.332.210.28#3.027.237.632.410.4图6为复合物相变温度与钨掺杂量的关系曲线。由图6可更直观地看出，当钨原子百分含量小于2.0%时，相变温度的降低和钨含量的增加是线性相关的；当钨原子百分含量为2.5%时，相变温度的减小幅度变小；随着钨原子百分含量继续增加到3.0%时，相变温度变化趋于平缓。说明调节钨含量可以有效调控二氧化钒的相变温度。图6复合物相变温度与钨掺杂量关系曲线Fig.6Relationshipbetweenphasetransitiontemperatureandtungstendopingcontent2.3导热性能分析本文测试了复合材料的横向导热率。横向导热系数高则可使智能隔热玻璃涂层上的热量快速传递到四周的金属边框和墙壁上，从而达到降低玻璃本身温度的目的。表3为钨原子百分含量为2.5%的不同石墨烯含量复合材料（样品2#、7#、9#~12#）的导热性能检测结果。表3不同氧化石墨烯含量复合材料的导热性能Table3Thermalconductivitytestofcompositeswithdifferentgrapheneoxidecontents样品编号α/(mm2/s)Cp/〔J/(g·K)〕λ/〔W/(m·K)〕2#0.9500.4140.7009#17.6630.43512.60110#20.0150.43915.02511#20.4790.44616.0757

石放置在样品坩埚中，测试出蓝宝石的DSC曲线。接着保持测试条件不变，测出样品的DSC曲线。根据上述实验，计算样品的比热容，公式如下：20121102()()YYmCCYYm（4）式中：2C—样品比热容，J/(mg·K)；1C—蓝宝石的比热容，J/(mg·K)；m1—蓝宝石质量，mg；m2—样品质量，mg；Y0—任意同一温度（T1）时基线的DSC检测数值；Y1—任意同一温度（T1）时蓝宝石的DSC检测数值；Y2—任意同一温度（T1）时样品的DSC检测数值。2结果与讨论2.1材料的表征图1a为钨的原子百分含量为0~3%的二氧化钒/石墨烯复合物（表1中1#、3#~8#样品）的XRD谱图。图1不同钨掺杂量的二氧化钒/石墨烯复合物的XRD谱图（a）及25°~30°的放大峰（b）Fig.1XRDpatternsofvanadiumdioxide/graphenecompositeswithdifferenttungstendopingcontents(a)andmagnifiedpatternsofthesamplesintherangeof25°~30°(b)采用Jade6.0分析软件对XRD数据进行分析,与标准卡比对得出所制备的复合物均为VO2(M)，对应PDF卡号43-1051，未出现其他杂峰，也未显示石墨烯的特征峰。原因是：一方面石墨烯的添加量较少，另一方面石墨烯的特征峰在26°附近，与二氧化钒的主峰重合[15]。由图1b放大主峰看出，随着钨掺杂量增加衍射峰强度显著减弱，这是因为，在二氧化钒中形成了钨的固溶体，其中钨离子取代晶格中的一些钒离子。同时，随着钨掺杂量增加衍射峰向左偏移，由布拉格公式2dsinθ=nλ，λ一定时，衍射角2θ越小，晶格间距d越大，由此可知掺杂使晶面间距变大[16]，原因是钨离子的有效半径大于钒离子的离子半径。这也表明了钨离子成功掺杂到二氧化钒晶格中。图2是钨原子百分含?

【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯纳米复合多层薄膜的制备及应用[J]. 郅小利,颜红侠,顾斌,丁凡.  材料导报. 2015(21)
[2]差式扫描量热仪的原理与应用[J]. 李承花,张奕,左琴华,薛巍.  分析仪器. 2015(04)
[3]石墨烯热学性能及表征技术[J]. 白树林,赵云红.  力学进展. 2014(00)



本文编号：3036206