摘 要

全球变暖导致空调系统方面能源支出的增长以提高室内舒适性，能源的消耗主要来自通过窗户的室内外热交换。因此，人必须设计一种智能窗口来节约能源。而VO₂能够进行可逆相变，其转换速率能够在68°C或以上的温度达到皮秒级。当温度高于这个临界温度(68°C)时，VO₂薄膜的红外波段能量的透光率发生了突变，大约占太阳能总能量的一半。相反，在可见光波段透过率几乎不变。因此，由于上述光学性能，VO₂薄膜是非常适合作为智能窗口材料的。

本文运用溶胶凝胶法制备了二氧化钒薄膜，利用旋涂法将制备好的二氯氧钒溶胶旋涂在干净的玻璃基片上，然后进行退火得到二氧化钒薄膜，随即用SEM、XRD等测试方法对制备的薄膜进行了表征，发现退火后的薄膜晶粒的大小随着退火温度的升高而变大，且转速越低即膜的越厚，则孔洞越大。

与此同时利用种子生长法制备金纳米棒，使用提拉法将制备的金纳米棒涂在二氧化钒薄膜上，起着吸收层的作用。本文对改善二氧化钒开关效果具有一定意义。

关键字：热致变色，溶胶-凝胶法，种子生长法，二氧化钒，金纳米棒

Abstract

Global warming causes the growth of the air conditioning system in terms of energy expenditureIn order to improve the indoor thermal comfort, energy consumption is mainly from indoor and outdoor heat transfer through the window. Therefore, people need to design a kind of intelligent window to save energy. And VO₂ can be reversible phase transformation, the transformation rate can achieve above 68 ° C or the temperature of the picosecond level. When the temperature is higher than the critical temperature (68 ° C), the infrared radiation energy of light transmittance of VO₂ thin film mutations, accounts for about half the total energy of the solar energy. On the contrary, in the visible light transmittance is almost the same. Therefore, due to the optical performance, VO₂ thin film is very suitable for as intelligent window material.

In this paper, the vanadium dioxide thin films, which was prepared by sol-gel spin coating method is used to prepare good dichloride oxygen vanadium sol spin in a clean glass substrate, and then to get vanadium dioxide thin films annealed,SEM,XRD, visible spectrophotometer testing method for the preparation of thin films have been characterized, found after annealing of film grain size with the increase of annealing temperature and larger, and the lower the speed that film is thicker, the hole is bigger.

At the same time using seed growth of gold nanorods, prepared by the pulling method are used to convert the preparation of gold nanorods coated on vanadium dioxide thin films, to play the role of a layer absorption. In this paper to improve the effect of vanadium dioxide switch has a certain significance.

Key Words: Thermochromism,Sol-gel, Vanadium dioxide,Gold nanorods

目录

第一章绪论 1

1.1 智能窗户 1

1.2热致变色玻璃 3

1.2.1二氧化钒 4

1.2.2掺杂剂 4

1.2.3热处理 6

1.2.4制备技术 6

1.3红外吸收材料 9

1.3.1红外吸收 9

1.3.2红外吸收材料 9

1.4本文研究内容 10

第二章VO₂薄膜的制备 11

2.1玻璃基片的清洗 11

2.2制备VOCl₂溶胶 11

2.2.1实验药品与设备 11

2.2.2制备溶胶 12

2.3VO₂薄膜的制备 12

2.3.1旋涂 12

2.3.2 热处理 12

2.4制备金纳米棒 13

2.4.1金纳米棒介绍 13

2.4.2药品准备 14

2.4.3配制Au种子溶液 14

2.4.4配置Au生长溶液 14

2.5制备提拉法二氧化钒金纳米棒复合膜 14

第三章结果与讨论 16

3.1 薄膜实物 16

3.2 结构表征 17

3.3 形貌分析 19

3.4 薄膜光学分析 20

3.5 薄膜光照实验及结果分析 21

第四章总结 23

参考文献 24

致谢 26

第一章绪论

1.1 智能窗户

能源的消耗是当今社会最主要的问题之一。人类面临着化石燃料供应消之殆尽的压力，然而与此同时化石燃料的使用会对环境造成重大的影响［1］。在这个问题当中，建筑环境是个关键的因素，建筑是无处不在的，他们大多数利用能源来取暖，制冷和照明。经济合作与发展组织表明，全部能耗的三分之一都被建筑能耗所占去［2］。为了使建筑更节能，人们研究了一些措施和功能以减少建筑的能耗使来帮助从化石燃料到可再生能源的转变。这些措施是由不同实际的节能建筑构件组成的，比如热泵，日光室，先进的的玻璃系统，保温层等［3］。目前为止，能够降低建筑能耗的方法有两种：一是把建筑自身利用能源的效率提高起来，比方说用变频空调，节能灯之类的；二是从建筑的结构角度来考虑，例如使用隔热墙，将普通窗户换成智能的等等，在这些方法中，智能窗户是研究的热门。［4］。如图1.1智能窗户是在玻璃表面增加涂层，改变玻璃的光学特性，在高温时反射红外光而使大部分可见光通过，从而控制建筑对太阳光的吸收。