[发明专利]一种二氧化钒薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二氧化钒薄膜的制备方法，属于功能薄膜材料领域。

背景技术

二氧化钒在68℃附近会发生可逆相变，高于68℃时VO₂为金红石结构的R相，在低于68℃时为单斜结构的M相，在R相和M相之间的转化过程中，VO₂的光学透过率、电阻率、磁化率等物理性能也会发生可逆的突变，如红外光通过VO₂薄膜的透过率随温度而发生变化：高于68℃时透过率低，低于68℃透过率高，但可见光透过性基本不随温度而改变，利用这些特性，VO₂薄膜可以用来镀在窗玻璃上，从而根据外界温度的变化自动调节室内温度，由于窗玻璃是建筑与外界进行能量交换的主要通道，因此基于VO₂薄膜的智能温控窗在节能领域中具有良好的应用前景。[(1)Morin，F.J.，Physical Review Letters 1959，3(1)，34.(2)Parkin，I.P.；Manning，T.D.，Journal of Chemical Education 2006，83(3)，393-400.(3)Granqvist，C.G.；Green，S.；Niklasson，G. A.；Mlyuka，N.R.；von Kraemer，S.；Georen，P.，Thin Solid Films 2010，518(11)，3046-3053.]

目前制备VO₂薄膜主要为气相法和液相法两大类，其中液相法具有成本低、操作简单、适合大量生产的优势。用于液相法制备VO₂的原料主要包括V₂O₅、乙酰丙酮氧钒、钒的醇盐等[(1)Mai，L.Q.；Hu，B.；Hu，T.；Chen，W.；Gu，E.D.，the Journal of Physical Chemistry B 2006，110(39)，19083-19086.(3)Chen，H.K.；Hung，H.C.；Yang，T.C.K.；Wang，S.F.，Journal ofNon-Crystalline Solids 2004，347，138-143.(4)Zhang，Z.T.；Gao，Y.F.；Chen，Z.；Du，J.；Cao，C.X.；Kang，L.T.；Luo，H.J.，Langmuir 2010，26(13)，10738-10744.]。但是这些原料的毒性或者价格高，并且在水中的溶解度较低。因此，尝试利用便宜、低毒的原料来制备新的水溶性钒的前躯体在液相法合成VO₂薄膜中将具有潜在的优势。

过渡金属的过氧配合物是指含有过氧基团作为配体的一类配合物，这些配合物可以在较为温和的条件下通过液相法制备相应的氧化物[(1)Bayot，D.；Devillers，M.，CoordinationChemistry Reviews 2006，250(19-20)，2610-2626.(2)Tomita，K.；Petrykin，V.；Kobayashi，M.；Shiro，M.；Yoshimura，M.；Kakihana，M.，Angewandte Chemie-International Edition 2006，45(15)，2378-2381.]。但是很少有文献报道过利用钒的过氧配合物来制备VO₂薄膜。本发明利用水溶性的钒的过氧配合物为前躯体通过液相法制备了具有良好光学调控性能的VO₂薄膜。所采用的工艺简单，所得的VO₂薄膜有望应用于智能温控窗等领域中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、成本低、毒性小的液相制备二氧化钒薄膜的方法。

本发明采用的技术方案是：一种二氧化钒薄膜的制备方法，包括如下步骤：

1)将带羟基的羧酸溶解于双氧水中，并用氨水调节溶液的pH值大于7；然后加入硫酸氧钒，获得反应溶液，反应完成后，加入有机溶剂，静置，生成沉淀，分离沉淀，得到钒的过氧配合物；

2)将步骤1)所得钒的过氧配合物和和添加剂溶解于水中形成水溶液，将所述水溶液镀膜于衬底上，然后在惰性气氛中经热处理后得到二氧化钒薄膜。

步骤1)中，所述双氧水的质量浓度为6-30％。

较佳的，步骤1)中，所述带羟基的羧酸与所述双氧水的摩尔体积比为0.01-3mol/L，优选为0.05-0.4mol/L。

较佳的，步骤1)中，所述带羟基的羧酸选自柠檬酸、酒石酸和苹果酸。