[发明专利]智能控温二氧化钒纳米复合多功能薄膜及其制备方法

权利要求书

1.智能控温VO₂纳米复合薄膜，其特征在于所述的纳米复合薄膜为VO₂/SiO₂、VO₂/ZnO、VO₂/ZrO₂或VO₂/TiO₂。

2.按权利要求1所述的纳米复合薄膜，其特征在于所述的复合薄膜由纳米颗粒组成，其尺寸控制在10-500nm，复合薄膜的厚度为50-3000nm。

3.按权利要求1所述的纳米复合薄膜，其特征在于所述的VO₂/SiO₂纳米复合薄膜的表面形貌显示出基底/VO₂、VO₂/SiO₂和SiO₂空气间存在明显的界限，SiO₂颗粒尺寸为20-50nm，VO₂晶粒尺寸为80-120nm。

4.制备如权利要求1-3中任一项所述的复合薄膜的方法，其特征在于以V₂O₅粉体为前驱体，通过湿化学溶液法制备2.0＜x＜2.5VO_x薄膜，经过后处理形成VO₂薄膜；最后通过溶胶-凝胶技术，制备VO₂/SiO₂、VO₂/ZnO、VO₂/ZrO₂或VO₂/TiO₂纳米复合薄膜；具体步骤包括：

(1)VO₂薄膜的制备：

用V₂O₅粉体、苯甲醇和异丙醇以1∶4∶50的摩尔比混合，在80℃油浴条件下搅拌，得到钒的前驱溶液；通过提拉镀膜技术或旋涂镀膜技术，制备2.0＜x＜2.5VO_x薄膜，然后在410℃、H₂/Ar混合气氛中还原，自然冷却后即可形成纯相的VO₂薄膜；

(2)VO₂纳米复合薄膜的制备：

通过溶胶-凝胶技术，采用金属醇盐，制备SiO₂、ZnO、ZrO₂或TiO₂的前驱溶胶；将步骤(1)制备有VO₂薄膜的基片通过提拉镀膜技术竖直、匀速或旋涂镀膜技术从SiO₂、ZnO、ZrO₂或TiO₂的前驱溶胶中制备前驱薄膜；或者，首先制备VO_x-SiO₂、VO_x-ZnO、VO_x-ZrO₂或VO_x-TiO₂等的复合前驱溶胶，然后通过提拉镀膜技术或旋涂镀膜技术制备复合薄膜结构；最后置于烘箱中，100℃条件下干燥5-30min即可得到所需的纳米复合多功能薄膜。

5.按权利要求4所述的制备方法，其特征在于选用的衬底即基片为不含Na普通玻璃、石英玻璃、蓝宝石或含有金红石相结构的基底。

6.按权利要求4所述的制备方法，其特征在于：

①步骤1中制得含钒的前驱溶液时搅拌时间为2-5小时；

②步骤1中H₂/Ar混合气氛中氢气体积百分含量为4％-6％；还原时间为2-5小时；

③步骤1所述的提拉镀膜技术的速度为40-60mn/min，所述的旋涂镀膜技术的速度为2500-3500转/分。

7.按权利要求4所述的制备方法，其特征在于步骤2所述的提拉速度控制在10-200mm/min范围内，旋涂速度控制在1000-20000转/分钟。

8.按权利要求1所述的纳米复合薄膜的应用，其特征在于VO₂/SiO₂、VO₂/ZnO、VO₂/ZrO₂或VO₂/TiO₂纳米复合薄膜热致变色、可见光区高透过率、亲水以及光催化多功能特性。

9.按权利要求8所述的应用，其特征在于VO₂/SiO₂纳米复合薄膜在波长2500nm处红外透光率从70％下降为10％，而在自然冷却过程，又迅速恢复至透明，显示出金属-绝缘体相变特性，实现红外调控-可见光增透协同效果。