二氧化釩（VO₂）是一種多晶型材料,存在多種晶體結(jié)構(gòu),其中常見的結(jié)構(gòu)有VO₂（B）、VO₂（M）和VO₂（R）等。該類材料具有典型的熱致相變特性,在341K（68℃）附近會(huì)發(fā)生可逆的一級(jí)相變,由高溫金屬相（M相）轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏匕雽?dǎo)體相（R相）,相變前后其光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)等性能會(huì)發(fā)生突變,因此在光開關(guān)、激光防護(hù)層、智能窗等領(lǐng)域具有誘人的應(yīng)用前景。另一方面,VO₂（B）具有層狀結(jié)構(gòu),作為鋰離子電池的正極材料時(shí)具有較高的充放電比容量和良好的循環(huán)穩(wěn)定性能。然而,VO₂材料在智能窗等應(yīng)用方面依然存在相變溫度偏高、響應(yīng)速度較慢、生產(chǎn)成本較高等問題;作為鋰離子電池正極材料時(shí),VO₂中的V⁴⁺在充放電過程中會(huì)發(fā)生歧化反應(yīng),使層狀結(jié)構(gòu)和離子的擴(kuò)散通道受到破壞,導(dǎo)致材料的導(dǎo)電性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低,從而導(dǎo)致比容量和循環(huán)穩(wěn)定性降低。材料晶粒尺寸納米化和離子摻雜是提高材料性能的有效方法。本課題采用水熱法制備了納米尺寸的VO₂

【文章來源】：鄭州輕工業(yè)大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

高溫R相(a)和低溫M相(b)的VO2的晶體結(jié)構(gòu)

鄭州輕工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文4材料作為嵌入化合物在鋰/鈉離子二次電池領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛能。圖1-2單斜B相VO2的晶體結(jié)構(gòu)Fig.1-2CrystalstructureofmonoclinicB-phaseVO2當(dāng)VO2發(fā)生金屬-半導(dǎo)體相變（MST）時(shí)，電阻(率)會(huì)在相變點(diǎn)處發(fā)生突變。在0.1K溫度范圍內(nèi)，單晶態(tài)的電阻率突變量可以達(dá)到5個(gè)數(shù)量級(jí)，多晶態(tài)的電阻突變也可達(dá)2~3個(gè)數(shù)量級(jí)。在升溫過程中由M相轉(zhuǎn)變?yōu)镽相時(shí)的電阻(率)突變溫度要較高于降溫時(shí)由R相轉(zhuǎn)變?yōu)镸相的電阻(率)突變溫度，升溫和降溫過程中存在的馳豫過程使電阻(率)突變曲線不重合(如圖1-3所示)，這種曲線被稱為熱滯回線。VO2的結(jié)晶態(tài)影響熱滯回線的寬度，單晶態(tài)的熱滯寬度約為3~5℃，多晶為5~20℃。相變前后的電阻突變量會(huì)隨粉體粒徑的減小而增大[25]。圖1-3VO2電阻-溫度變化曲線Fig.1-3TheresistancetemperaturecurveofVO2VO2相變前后的光學(xué)性質(zhì)也會(huì)發(fā)生明顯變化。在68℃以下時(shí)，單斜結(jié)構(gòu)的VO2(M)的禁帶寬度約為0.67eV，對(duì)紅外波段的光子具有低吸收率和高透過率，表現(xiàn)為低溫透明態(tài)；68℃以上時(shí)，四方金紅石結(jié)構(gòu)的VO2(R)的價(jià)帶中的電子依靠熱激發(fā)躍遷到空帶中(如圖1-4所示)。由于可見光和紅外波段的電磁波頻率較小，吸收和反射作用增強(qiáng)，VO2變?yōu)楦邷胤瓷鋺B(tài)，能有效阻擋光子通過，導(dǎo)致透過率減小而吸收率增加[26]。VO2晶體的尺寸越小，相變前后的紅外光透過率改變?cè)酱�。在相變點(diǎn)處，VO2紅外透過率在納秒量級(jí)內(nèi)發(fā)生突變，表明其光學(xué)開關(guān)性能的靈敏度高，薄膜的厚度和光的波長的改變也

鄭州輕工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文4材料作為嵌入化合物在鋰/鈉離子二次電池領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛能。圖1-2單斜B相VO2的晶體結(jié)構(gòu)Fig.1-2CrystalstructureofmonoclinicB-phaseVO2當(dāng)VO2發(fā)生金屬-半導(dǎo)體相變（MST）時(shí)，電阻(率)會(huì)在相變點(diǎn)處發(fā)生突變。在0.1K溫度范圍內(nèi)，單晶態(tài)的電阻率突變量可以達(dá)到5個(gè)數(shù)量級(jí)，多晶態(tài)的電阻突變也可達(dá)2~3個(gè)數(shù)量級(jí)。在升溫過程中由M相轉(zhuǎn)變?yōu)镽相時(shí)的電阻(率)突變溫度要較高于降溫時(shí)由R相轉(zhuǎn)變?yōu)镸相的電阻(率)突變溫度，升溫和降溫過程中存在的馳豫過程使電阻(率)突變曲線不重合(如圖1-3所示)，這種曲線被稱為熱滯回線。VO2的結(jié)晶態(tài)影響熱滯回線的寬度，單晶態(tài)的熱滯寬度約為3~5℃，多晶為5~20℃。相變前后的電阻突變量會(huì)隨粉體粒徑的減小而增大[25]。圖1-3VO2電阻-溫度變化曲線Fig.1-3TheresistancetemperaturecurveofVO2VO2相變前后的光學(xué)性質(zhì)也會(huì)發(fā)生明顯變化。在68℃以下時(shí)，單斜結(jié)構(gòu)的VO2(M)的禁帶寬度約為0.67eV，對(duì)紅外波段的光子具有低吸收率和高透過率，表現(xiàn)為低溫透明態(tài)；68℃以上時(shí)，四方金紅石結(jié)構(gòu)的VO2(R)的價(jià)帶中的電子依靠熱激發(fā)躍遷到空帶中(如圖1-4所示)。由于可見光和紅外波段的電磁波頻率較小，吸收和反射作用增強(qiáng)，VO2變?yōu)楦邷胤瓷鋺B(tài)，能有效阻擋光子通過，導(dǎo)致透過率減小而吸收率增加[26]。VO2晶體的尺寸越小，相變前后的紅外光透過率改變?cè)酱�。在相變點(diǎn)處，VO2紅外透過率在納秒量級(jí)內(nèi)發(fā)生突變，表明其光學(xué)開關(guān)性能的靈敏度高，薄膜的厚度和光的波長的改變也

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[8]摻鎢二氧化釩納米粉體的制備及其相變性能的研究[D]. 范樵喬.四川大學(xué) 2006
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本文編號(hào)：3268303