二氧化钒纳米材料的水热合成、物相演化和相变性能

发布时间：2017-12-12 14:35

  本文关键词：二氧化钒纳米材料的水热合成、物相演化和相变性能

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【摘要】：VO2具有很多同质异构体,如 VO2(R)、VO2(M)、VO2(B)、VO2(a)、VO2(D)和VO2(p)等。VO2(M)由于其可逆的金属-半导体相变性质,在节能、储能和光电器件等领域具有广泛的应用。由于易于转变为VO2(M)相这一特点,VO2(D)和VO2(p)等亚稳相的可控制备也是近年来纳米材料科学领域研究的热点之一。深入理解VO2不同同质异构体的形成机理,揭示VO2同质异构体之间的相演化规律,对于可控合成具有特定晶型和优异性能的VO2纳米材料有着重要的学术意义和实用价值。本文以红外性能调控为目标,旨在发展VO2同质异构体的低成本合成技术,重点研究VO2的水热制备技术、生长机制、物相演化规律和VO2(M)的红外性能调控。发明了VO2(D)星形纳米颗粒的低温水热法合成方法,研究了低温退火处理对VO2(M)纳米颗粒形貌和尺寸的影响,发现VO2(M)纳米颗粒的相变温度受界面效应调控;构筑了 VO2(M)纳米颗粒/Ag纳米线自加热薄膜器件,在外电场作用下实现了对VO2(M)薄膜器件红外性能的可逆动态调控。发展了 Ti02籽晶辅助生长VO2(D/M)连续薄膜的低温水热方法,研究了薄膜的取向生长机理和物相演化规律;研究了退火所得V02(M)/TiO2复合薄膜的热致变色性质,发现该复合薄膜具有与物理方法制备的薄膜可比拟的光学性能,可用于构筑红外多功能薄膜器件。发展了亚稳相VO2(D)和VO2(p)纳米颗粒的水热制备技术,通过改变表面活性剂AOT和甲酸的用量以及水热反应条件,实现了 VO2同质异构体(VO2(B),VO2(D)和VO2(p))的可控制备;揭示了在水热条件下,随着反应时间的延长,不同物相之间演化的一种新规律:(NH4)2V6O16·1.5H2O→NH4V4O10→VO2(B)→VO2(B+D)→VO2(D)→VO2(D+p)→VO2(p),确定了 VO2(D)和 VO2(p)纳米颗粒的生长机制;通过低温退火处理,实现了 VO2(p)向VO2(M)纳米颗粒的物相转变,发现VO2(M)颗粒复合薄膜具有优异的红外性能。采用水热法制备出铵钒青铜(NH4)0.6V2O5纳米薄片,作为锂离子电池正极材料,电流密度为100 mA/g时的首次放电比容量(290 mAh/g)比相应的微米方块(89.8mAh/g)提高了三倍以上。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB383.1;O484

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本文编号：1282872