制备钨掺杂二氧化钒薄膜

进入21世纪以来，能源危机与环境问题已经成为社会可持续发展的两大障碍。对于我国能源问题，尤其是高建筑能耗问题，尤为严峻。据统计，我国建筑能耗在社会各类总能耗中所占比例已达30%，而随着城市化进展、城镇建设的推进，建筑能耗将继续迅猛增长，估计到2030年，中国建筑总面积将是现在的两倍，意味着建筑能耗将急剧增加。

目前通过材料的设计、优化实现光谱的分波段调控是节能窗开发的核心内容，例如，太阳辐射能量主要分布在0.25‑3μm波长之间，其中，紫外光、可见光和近红外光所占能量分别为9％、43％和48％。因而应被阻止在室外可见光保障室内的采光，减少照明能耗，因而应当保证可见光具有一定的透过率；而近红外光携带的能量在冬季可以减少采暖能耗所以需要适当摄入，然而近红外光在夏季却需要被遮蔽在室外以减少空调的致冷负荷。由此可见，根据温度条件有效地调控近红外光透过率可以有效减少建筑能耗。

二氧化钒（V0₂）是一种典型的温控相变材料，其在68℃发生由低温单斜相（M相）到高温金红石相（R相）的可逆金属半导体相转变。但在实际应用中，68℃明显不是人类适宜的温度，因此，要让二氧化钒发挥作用，需要将二氧化钒的相变温度从68℃降低到室温（25℃）附近，以最大化二氧化钒的节能效率。

在各种掺杂二氧化钒中，最有效且常用的当属掺杂钨二氧化钒。掺杂钨可以显著降低VO₂的相变温度，按摩尔百分数数计，每掺杂1%的钨可使二氧化钒相变温度降低28℃。然而掺杂钨二氧化钒也存在着一些问题：例如，（1）通过掺杂钨降低二氧化钒的相变温度的能力不稳定，不同制备体系的结果有很大不同，金属钨或者钨的醇盐作为原料，这些原料不仅价格昂贵，而且极不稳定，对保存条件要求苛刻，总之，这过程不是简单的搅一搅拌一拌就能成功的，钨掺杂二氧化钒薄膜的过程首先需要制备酸性钨溶胶。

在25ml去离子水中，加入0.051g钨酸铵，此时钨酸铵不溶解形成悬浊液。将该悬浊液加热到20℃，然后逐滴滴加0.5mol/L盐酸至溶液pH为3.0，此时所有钨酸铵溶解。溶液自然冷却后，用去离子水定容于50ml容量瓶中，并对冷却后的物体进行测量，显示出明显的丁达尔效应，即得到钨元素浓度为0.004mol/L的酸性钨溶胶。

二氯氧钒50ml去离子水和3.8gPVP加入250ml烧杯中，搅拌直至得到蓝色透明溶液，其中钒离子的浓度为0.5mol/L。按钨离子与钒离子的摩尔比为0.05：1，在上述蓝色透明溶液中加入酸性掺钨剂，搅拌一小时后制得稳定的镀膜液。

将石英玻璃通过标准RCA清洗，除去玻璃表面的污染有机物、灰尘以及金属离子杂质。采用旋涂的方式镀膜，干燥10分钟。在氮气气氛下，在500℃保温0.5小时，然后使炉温自然下降，即可得到二氧化钒薄膜，膜厚度为78 nm。

制备酸性钨溶胶，可以提供在酸性条件下稳定存在的钨源，可以广泛用作三氧化钒、掺杂钨二氧化钒制品的钨源，而广泛应用于节能薄膜、节能涂料、太阳能温控装置或能源信息设备，例如，微型光电开关器件、热敏电阻、电池材料和光信息存储器件，工艺简单易控、成本低、适合规模生产。