[发明专利]一种高耐久性二氧化钒薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种高耐久性二氧化钒薄膜的制备方法。包括以下步骤：将介孔二氧化钒粉体加入到醋酸锌的乙醇溶液中超声‑磁力搅拌，同时缓慢滴加氨水至溶液有白色沉淀产生，转移至马弗炉中，加热得到高耐久性复合粉体；将聚乙烯吡咯烷酮与所得复合粉体置于二氧化锆球磨罐中，加入乙醇进行混合球磨，所得球磨液离心，取上层悬浮液干燥得到粉体，将粉体与无水乙醇混合制备得到镀膜液，利用旋涂法镀膜得到高耐久性二氧化钒薄膜。本发明制备得到的高耐久性二氧化钒薄膜，相对于传统的二氧化钒薄膜，具有很好的耐久性，同时拥有较好的太阳光调制效率和较高的可见光透过率。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种高耐久性二氧化钒薄膜的制备方法。

背景技术

二氧化钒材料作为一种具有相变性质的金属氧化物，表现出独特的可逆的金属绝缘体相变，这种相变将导致二氧化钒的电、磁和光学性质会发生突变，当温度高于68℃时，二氧化钒会由单斜结构的半导体相向金红石结构的金属相转变，当温度低于68℃时，二氧化钒又会发生可逆转变。二氧化钒相变过程中会伴随着电阻率和红外线透射率的突变等，因而使得二氧化钒薄膜作为“智能窗”涂层材料的应用上具有广阔的前景。

目前的大多数研究主要集中如何提高二氧化钒薄膜的可见光透过率和太阳光调制能力，以及降低相变温度至接近室温程度。对于薄膜的透过率，由于二氧化钒对低于500nm波长的太阳光有较强的吸收，这使得二氧化钒薄膜的透过率会比较低，一般低于50％，而建筑物的采光需求太阳光透过率往往要高于60％。因此目前增加透过率的方式主要手段有元素掺杂，薄膜结构设计以及增透减反射膜的应用。对于如何改善太阳光调制能力，据文献报道控制二氧化钒结晶度和薄膜中其他钒价态对提高太阳光调制效率有着促进性作用。而对于如何降低相变温度，常用的调控手段是通过原子掺杂方式以实现降低相变温度，此外二氧化钒薄膜内产生的界面应力也可以降低相变温度。

然而，二氧化钒智能窗薄膜的实际应用还面临着另一个巨大的挑战：薄膜的耐久性。如果应用于玻璃幕墙的二氧化钒薄膜长期受到恶劣环境的影响，薄膜表面的二氧化钒颗粒就会慢慢的被氧化成更稳定的五氧化二钒，从而导致薄膜的热致变色性能降低。因此提高二氧化钒薄膜的抗氧化性也是一项重要内容，过去有研究者通过设计包覆二氧化钒颗粒结构的保护层以达到提高抗氧化作用。

发明内容

本发明目的在于提供一种高耐久性二氧化钒薄膜的制备方法，旨在克服二氧化钒薄膜的环境耐久性问题以及不能同时满足高可见光透过率和高太阳光调制效率的问题。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种高耐久性二氧化钒薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)水热法制备介孔二氧化钒粉体

将前驱体五氧化二钒粉末与草酸混合，加入去离子水在60～90℃条件下混合搅拌反应至深蓝色；冷却至室温加入乙二醇继续搅拌，缓慢滴加氨水至溶液呈碱性；转移至装有棉花模板剂的反应釜中，150～190℃保温20h-24h，得到附着有二氧化钒颗粒的棉花，洗涤后烘干；在400～470℃下灼烧得到具有棉花骨架的五氧化二钒粉体，放置在管式真空炉中进行退火处理得到介孔二氧化钒粉体；

(2)锌离子溶液处理介孔二氧化钒粉体

将所得介孔二氧化钒粉体加入到醋酸锌的乙醇溶液中，超声-磁力搅拌，同时缓慢滴加氨水至溶液有白色沉淀产生，转移至马弗炉中，加热得到高耐久性复合粉体；

(3)高耐久性二氧化钒薄膜的制备

将聚乙烯吡咯烷酮与所得复合粉体置于二氧化锆球磨罐中，加入乙醇进行混合球磨，所得球磨液离心，取上层悬浮液干燥得到粉体，将粉体与无水乙醇混合制备得到镀膜液，利用旋涂法镀膜得到高耐久性二氧化钒薄膜。

按上述方案，步骤(1)中草酸和五氧化钒摩尔比为3：(1～2)。

按上述方案，步骤(2)中钒和锌的原子比为100：(4～12)。