二氧化钒掺杂钨粉制备智能设备

在众多的钒的氧化物中，二氧化钒以其迅速和突然的相变而显得与众不同，其相变温度为68摄氏度，能够发生从低温单斜晶系转变为高温四方晶系的可逆变化，使得其电阻率、光学透过率、磁导率等物理性质发生了巨大的变化。这一特性使得其在智能开关、电子装置和光电设备中具有非常大的前景。

但是，在日常生活中68 ℃的应用温度还是太高，因此，必须降低VO₂相变温度，才能使 VO₂ 可以广泛运用。近几年，众多研究表明，在VO₂中掺杂其他元素可以有效地降低其相变点。特别是高价态的金属离子，如 MO⁶⁺、W⁶⁺ 等，掺杂效果尤为显著。

采用水热合成法将偏钨酸铵掺杂到二氧化钒中，根据钨离子与VO2 的摩尔质量比0%、1%和 2%称取一定量的偏钒酸铵和偏钨酸铵粉末，先后加入到 40mL 去离子水中，在磁力搅拌器上搅拌溶解，称取一定量的草酸（与偏钒酸铵摩尔比 1.5∶1）作为还原剂，加入到上述溶液之中，搅拌溶解后呈酒红色，将上述混合溶液转移到 100 mL 的聚四氟乙烯内衬的反应釜中，填充度60%，在干燥箱中 180 ℃下保温 24 h，得到蓝黑色的粉体状沉淀，将其取出并冷却至室温，用去离子水和无水乙醇进行离心洗涤3次。然后将离心后的沉淀物装在表面皿中，并将表面皿放入干燥箱，在 80 ℃下保温 8 h 成干燥粉体，用玛瑙研钵磨细。将干燥后的粉体置于瓷舟中，放入石英管中。在石英管中通入氩气，气体流量为 15 mL/min，在 600 ℃下保温 6 h。随炉冷却至室温，得到掺杂不同摩尔质量比钨离子的二氧化钒粉。

经过测试表明，掺W离子VO₂ 粉体相变温度随钨掺杂量的增加而不断减小。钨掺杂量从 0% 增加到 2% 时，掺杂量每增加 1%，相变温度下降大约 12.5 ℃，当掺杂 2% 时粉体相变温度下降到 43.17 ℃，相变温度接近了日常温度。

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