[發(fā)明專利]一種智能窗材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010015326.7
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN113149074B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李靜波;趙政晶;金海波;柳怡;凌晨
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: C01G31/02
• 分類號: C01G31/02;C03C17/25;C04B41/50
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11319
• 代理人: 莎日娜

本發(fā)明提供了一種智能窗材料及其制備方法。所述方法包括：將釩源溶液、有機(jī)酸溶液和含摻雜元素的溶液混合，得到元素?fù)诫s的水熱反應(yīng)溶液；將基片完全浸沒于制得的水熱反應(yīng)溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)；水熱反應(yīng)結(jié)束后，將生長有帶有沉積物的薄膜的基片取出，清洗去除薄膜表面沉積物，再干燥，得到生長有薄膜的基片；對生長有薄膜的基片進(jìn)行退火處理，得到含摻雜元素的二氧化釩薄膜；由于該制備方法中所使用的溶劑均為環(huán)境友好型的試劑，因此該制備方法具有環(huán)境友好的特點(diǎn)。除此之外，該制備方法還具有簡單易行、制備周期短，耗能低，性能優(yōu)異，具有工業(yè)化應(yīng)用的價(jià)值等特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，特別是涉及一種智能窗材料及其制備方法。

背景技術(shù)

二氧化釩(VO₂)是典型的電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)化合物，在68℃存在金屬-絕緣轉(zhuǎn)變(MIT)，發(fā)生單斜相(M相)轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较嘟鸺t石結(jié)構(gòu)(R相) 的可逆相變，其相變響應(yīng)速度極快。二氧化釩材料相變前后的物理性能發(fā)生顯著的變化，具體體現(xiàn)在電阻率、光透過率和反射率性能突變。二氧化釩材料相變前后電阻率變化幅度可高達(dá)4～5個(gè)數(shù)量級。同時(shí)，二氧化釩薄膜材料在紅外區(qū)光透過率發(fā)生大幅度變化，表現(xiàn)為低溫半導(dǎo)態(tài)二氧化釩薄膜對紅外光呈高透過、低反射狀態(tài)；高于相變溫度，二氧化釩薄膜轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘傧啵瑢ΣㄩL大于1.3μm的紅外光呈低透射、高反射狀態(tài)。二氧化釩相變前后所發(fā)生的巨大光學(xué)變化，使其在智能窗光學(xué)調(diào)制具有很大的潛在應(yīng)用價(jià)值，除此之外，這些優(yōu)異的性能使二氧化釩在激光防護(hù)、熱/光電開關(guān)、多場調(diào)控電子器件和光存儲器件等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

目前，二氧化釩作為智能窗材料具有很高的應(yīng)用價(jià)值和商業(yè)價(jià)值。但是，二氧化釩作為一種智能窗材料仍然存在一定的局限性。目前，阻礙二氧化釩的商業(yè)化及其實(shí)用性的兩個(gè)重要因素包括：(1)二氧化釩的相變溫度點(diǎn)為68℃，由于，實(shí)際的應(yīng)用往往要求能夠在接近室溫發(fā)生相變，所以這極大程度限制了二氧化釩材料作為智能窗材料的應(yīng)用；(2) 二氧化釩在作為智能窗材料使用的情況時(shí)，通常是以薄膜的形態(tài)進(jìn)行應(yīng)用，由于二氧化釩薄膜為棕色，相對顏色不夠友好，具有較差的可見光透過性。

因此，在應(yīng)用二氧化釩的時(shí)候，過高的相變溫度以及不夠理想的可見光透過率很大程度上限制了其作為智能窗材料的應(yīng)用，所以，改善上述問題一直是行業(yè)所需解決的熱點(diǎn)話題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠有效降低相變點(diǎn)、又能夠提高增強(qiáng)可見光性能的摻雜方案---W-Sn共摻雜，來促進(jìn)二氧化釩在智能窗領(lǐng)域的應(yīng)用。

為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種智能窗材料的制備方法，所述方法包括：

步驟1，制備水熱反應(yīng)溶液：將釩源溶液、有機(jī)酸溶液和含摻雜元素的溶液混合，得到元素?fù)诫s的水熱反應(yīng)溶液；

步驟2，水熱反應(yīng)：將基片完全浸沒于步驟1制得的水熱反應(yīng)溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到生長有帶有沉積物的薄膜的基片；

步驟3，清洗、干燥：水熱反應(yīng)結(jié)束后，將生長有帶有沉積物的薄膜的基片取出，清洗去除薄膜表面沉積物，再干燥，得到生長有薄膜的基片；

步驟4，退火處理：對步驟3得到的生長有薄膜的基片進(jìn)行退火處理，得到含摻雜元素的二氧化釩薄膜。

可選地，在所述步驟1中，所述釩源溶液為所述釩源溶液中金屬離子僅為釩離子的釩源溶液；所述釩源溶液是由固態(tài)的含釩物質(zhì)與第一溶劑完全溶解制成的；所述第一溶劑包括水、乙醇和乙二醇中的至少一種；

固態(tài)的含釩物質(zhì)與第一溶劑完全溶解，是通過超聲攪拌和加熱攪拌中的至少一種實(shí)現(xiàn)的；當(dāng)所述加熱攪拌為采用水浴磁力攪拌器進(jìn)行時(shí)，攪拌溫度為50℃～90℃，攪拌時(shí)間為15min～1h。

可選地，在所述步驟1中，所述有機(jī)酸溶液中的有機(jī)酸包括乙酸、鄰苯二甲酸、檸檬酸、對苯二甲酸中的任意一種；所述有機(jī)酸為液體時(shí)，直接作為有機(jī)酸溶液；所述有機(jī)酸為固體時(shí)，加第二溶劑溶解，制成所述有機(jī)酸溶液；所述第二溶劑包括乙醇、水、乙二醇中的一種。