文献综述doc111

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1、低相变温度二氧化钒粉体的制备摘要：二氧化钒是一种热相变化合物,随着温度的升高到68℃附近会发生可逆半导体金属相变。基于二氧化钒的这种相变特点，使他在生活和科研中具有广泛的用途。文献综述了国内外各种二氧化钒粉末制备工艺的主要方法和技术,基于此基础上,并指出了二氧化钒粉体制备工艺研究方法和发展趋势。关键词：二氧化钒；粉体；相变引言：我市攀枝花钒资源丰富占全国的53.3%，占世界的23.8%。但钒资源在我国的利用率却相对普遍较低，主要用来生产冶炼合金用作添加剂。然而对于多功能，附加值高的钒产品却并没有多少。所以二氧化钒的开发应用对于我们和国家具有很大

2、的研究空间和意义。1VO2性质性能简介VO2是一种相变金属氧化物材料，它在智能温控薄膜、热敏电阻材料、光电开关材料、红外探测材料等领域具有广泛应用前景[1]。1.1VO2的物理性质VO2是一种深蓝色晶体粉末，一般为单斜晶系结构。密度为4.260g/cm3。熔点为1545℃。VO2不溶于水易溶于酸和碱。它溶于酸时不能生成+4价钒离子，而生成+2价的钒氧离子。在干的氢气流中加热至赤热时会被还原为三氧化二钒，也可能会被空气或硝酸氧化生成五氧化二钒。1.2VO2化学性质钒是过渡元素，在地壳中的丰度为136pm，在全部已知元素中位于第19位。钒产量最丰富

3、的国家有南非、中国和美国。V-O是一个非常复杂的体系，共有13种氧化物，V具有从+5到+1的全部氧化物。在正常情况下最稳定的钒氧化物为+5价。在卤元素中只有F能与钒形成五卤化合物，其他与五价钒基本都是卤氧化物和五氧化物。VO2+1是已知的最稳定的双原子离子之一，在许多反应中都保持其本体，还能形成许多配合物。钒的多氧化物可以用通式VOX（1≤X≤2.5）来表示，和其它过渡金属元素一样，这些不同化学计量比的氧化物性能参差各异，它们的电学性能也如此。1.3VO2光学性质VO2发生MST转变时，晶体结构也会发生变化。这一变化会导致VO2的光电学性能发生

4、显著变化。VO2薄膜还有光致变色、热致变色和电致变色的特性。发生相变时，薄膜颜色也会发生变化，随制备技术和膜厚度不同，通常表现为绿色、金褐色、黄色和黑色等。VO2主要以4种多晶形式存在：VO2(R)、VO2(M)、VO2(A)和VO2(B)[2]。VO2本身是一种相变型金属氧化物，具有金属一绝缘体转变的相变性质和光学突变性质，在发生相变的同时，伴随有电阻率和红外光透过率的突变，其电阻率将发生4～5数量级的突变[4]。这一特点使VO2在众多领域具有好的应用前景。钒具有多价态，VO2是钒的中间价态氧化物，目前国内外研究最多的是M、R和B相。M和R相

5、VO2在68℃会发生可逆相变，M是低温半导体相，属于单斜晶系结构；R是高温导体相，属于四方金红石结构；M相VO2会对红外光全透过，R相VO2会对红外光全反射，基于此特性它主要用于光、电等智能控制材料；B相VO2由于其具有较高的充放电比容，主要用于电池电极材料；另一方面钒的多价态之间的变化使其对化学反应具有催化作用，所以钒氧化物传统用途是用作催化剂[3]。B相VO2是介稳相，其合成方法一般为水热合成法和溶剂热法，在较低温度(低于200℃下进行)，B相VO2在380℃以上惰性气体下可转变为R相VO2。M／R相VO2的合成方法比较较多，过程也比较复杂

6、。通过热力学参数理论，控制合成实验的方法是一种有效的方法。为了适应不同的用途，需要改变M相VO2产生相变的温度，以往的方法是掺杂。最新研究表明，粒度、外应力、电子辐射、化学整比性、压强、电场、光辐射、电子辐射等影响因素均能影响相变温度，所以目前掺杂不是唯一办法。M相VO2相变原理尚还处在研究开发阶段，利用现代分析技术研究相变类型、起源和原理是发展趋势。人们只有掌握了相变机理，才能有效控制相变，从而推动VO2材料的应用和发展进程。2二氧化钒粉体的制备方法由于V-O系组成十分复杂，要想制备纯的VO2也是很难的，例如传统的VO2粉体的制备方法是用V2

7、O5和V2O3粉体球磨混合物在617~697℃的真空条件下预热反应1到两天，然后升温到897~997℃再反应3天。不仅在制备过程中需要长时间球磨，而且不可避免地引入杂质，反应时间长、温度高、能耗大，产品粒度粗，在应用时间还要长时间磨细。随着人们的研究现今二氧化钒粉体制备方法也越来越先进和全面。现在国内外常用制备方法有：溶胶-凝胶法、热分解法、激光诱导气相沉积法、水热合成法等。2.1溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法使用纯V2O5粉体作原料在坩埚内加热到800℃以上熔化，熔清后迅速将熔体倒入蒸馏水或去离子水中，获得V2O5溶胶，然后烘干制成干凝胶粉末，将粉

8、末制成微细粉末在真空炉脱氧，得到VO2粉末的方法。这种方法简单、实用并容易进行粉体的掺杂处理。2.2热分解法热分解法是通过在一定的气氛下，加热分解钒的