摘 要

二氧化钒具有比较优秀的热致变色特性，这使它在功能材料界引起了一定的关注度。二氧化钒在一定的温度下会发生结构转变，这种转变会使二氧化钒的光学性能与化学物理性能随之发生转变。此外，人们也希望对二氧化钒中进行物质的掺杂，如金纳米棒的掺杂，以适应于性能的需求。随着能源消耗以及人们对可循环资源利用的需求，使得二氧化钒在各项领域中的应用越来越广泛，例如智能窗户。

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，实验结果表明：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。旋涂时转速过低会使薄膜中的晶粒尺寸增大，形成大量孔洞。目前看来，最佳的退火温度是420~440℃。本文对改善二氧化钒开关效果具有一定意义。

关键词：二氧化钒 金纳米棒 溶胶凝胶法 热致变色材料

Abstract

The VO₂ thin film,which has excellent thermochromic properties,has been one of the most interest in functional materials.VO₂ structure changes at a certain temperature .In this transition,vanadium dioxide optical properties and chemical and physical properties change,too. In addition, people also want to material-doped vanadium dioxide,for example ：gold Nanorods doped, so as to adapt to the demand for performance.Now, with the energy consumption and the demand for recyclable resources, VO₂ has become more and more widely used in various fields, such as smart windows.

In this paper, VO₂ thin films were prepared by sol-gel method. The vanadium oxide sol was coated on a clean glass substrate, and vanadium oxide films doped with gold nanoparticles were obtained by heat treatment (annealing) .The products were tested by X ray diffraction, scanning electron microscopy, UV / VIS spectrophotometer, and the vanadium oxide films doped with gold nanorods were characterized.The results show as following: after annealing of film grain size with the increase of annealing temperature and larger, the size of VO2 crystals increases gradually with the decrease of spinning rate, the lower the speed that film is thicker, the hole is bigger. For now, the optimal annealing temperature is around 420~440 ℃.

In this paper to improve the effect of vanadium dioxide switch has a certain significance.

Key Words：Vanadium dioxide, gold Nanorods Sol-gel, Thermochromism

目录

中文摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1 智能窗户 1

1.1.1智能窗户种类 1

1.1.2热致变色窗户 2

1.1.3制备技术 4

1.1.4国内外研究现状 5

1.2 红外吸收材料 5

1.2.1红外吸收 5

1.2.2红外吸收材料 6

1.3本文主要研究内容 6

第二章 VO₂薄膜的制备 8

2.1清洗玻璃基片 8

2.2 VOCl₂溶胶的制备 8

2.2.1实验所需药品设备 8

2.2.2 VOCl₂溶胶制备方案 8

2.3金纳米棒的制备 9

2.3.1金纳米棒 9

2.3.2所需药品 9

2.3.3配制种子溶液 11

2.3.4 配置金纳米棒生长溶液 12

2.3.5 配置混合旋涂液 13

2.4制备VO₂/金纳米棒薄膜 14

2.4.1匀胶 14

2.4.2 热处理 15

2.5薄膜试样结构与性能表征 15

2.6本章小结 16

第三章 实验结果分析讨论 18

3.1薄膜的XRD图谱分析 18

3.2薄膜宏观形态分析 19

3.3薄膜微观形貌分析 19

3.4 薄膜光学分析 22

3.5薄膜光照实验及结果分析 23

3.5.1光照实验装置 23

3.5.2光照实验记录 24

第四章 结论 26

参考文献 27

致谢 31

第一章 绪论

1.1 智能窗户

随着现代科技的进步，人们生活的舒适度不断提高，各种大型能耗设备被应用于人们的生活中，其中，建筑能耗一直是全球可持续发展中的一个重要问题，而空调是改善建筑室内温度的器件，在使用过程中不仅会消耗大量能源，也会对人体健康带来一定影响。据调查，空调制冷和加热能耗占建筑能耗的 50%左右^[1]。所以，设计出新型智能窗户是能够有效降低建筑能耗的手段之一。

智能窗户（Smart Window）在低温时能透过可见光和近红外辐射，在高温时能透过大部分可见光、反射大部分近红外辐射 ^[2]。通过智能窗户在高温低温状态下的吸收的可见光与辐射状态不同，则可使室内温度在不消耗能源的情况下，保持在一个人类适宜的温度，从而达到节省能量降低排放的作用。

1.1.1智能窗户种类

应用于智能窗户上的的涂层很多，如Low-E玻璃、D/M/D、电致变色涂层（ECW）、气致变色涂层（GCW）、液晶涂层（LCs）、微百叶窗和悬浮颗粒涂层（SPD）等^[3]。

在玻璃表面增加这些涂层材料，就能有效控制太阳光的加热效果。智能涂层是一种人造涂层，它能够对某一外部刺激（如：温度、应力、应变或环境等）,做出有选择的最佳反应。智能涂层的理论研究在国际上已经引起人们的广泛兴趣,已经成为涂层材料界的研究热点之一。