【摘 要】
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二氧化钒（VO2）在68℃附近会发生金属-绝缘体相变（MIT）,相变前后红外透过率的变化最为明显,而可见光的透过率则几乎不变。VO2作为隔热材料应用于热致变色智能窗户,可以根据环境温度智能调节近红外辐射,实现对室内温度的调节。然而,用于热致变色智能窗户领域的VO2材料需同时满足三个条件:相变温度（TC）应在25～35℃范围内,可见光透过率(Tlum)最好高于60%,太阳光调制幅度(ΔTsol)应大
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二氧化钒（VO2）在68℃附近会发生金属-绝缘体相变（MIT）,相变前后红外透过率的变化最为明显,而可见光的透过率则几乎不变。VO2作为隔热材料应用于热致变色智能窗户,可以根据环境温度智能调节近红外辐射,实现对室内温度的调节。然而,用于热致变色智能窗户领域的VO2材料需同时满足三个条件:相变温度（TC）应在25～35℃范围内,可见光透过率(Tlum)最好高于60%,太阳光调制幅度(ΔTsol)应大于10%。元素的掺杂是提高VO2材料热致变色特性最简单、最直接和最有效的方法。本文采用溶胶-凝胶辅助水热法,结合后续的高温退火处理制备掺B、掺Mg以及B/Mg共掺杂的纳米VO2材料,通过X射线衍射（XRD）、X射线电子能谱（XPS）、差示扫描量热仪（DSC）和紫外-可见-近红外分光光度计（UV-vis-NIR）等分析表征手段深入探究了掺杂对VO2微结构及相变特性的影响。得到的主要结论总结如下:（1）为了降低VO2的相变温度TC,研究了B的掺杂对VO2微结构及相变特性的影响。结果表明:B的掺杂在有效降低VO2相变温度TC的同时,能小幅度提高VO2薄膜的平均可见光透过率Tlum,并很好地把薄膜的太阳光调制幅度ΔTsol维持在智能窗隔热材料的应用水平。样品S3（B掺杂浓度为6.0 at.%）,有着最低的相变温度TC=28.1℃,其太阳光调制幅度ΔTsol=13.2%,其平均可见光透过率Tlum=59.3%,比未掺杂的VO2薄膜提高了1.7%。（2）为了提高VO2的可见光透过率Tlum,研究了Mg的掺杂对VO2微结构及相变特性的影响。结果表明:Mg的掺杂仅小幅度降低了VO2的相变温度TC,Mg的掺杂显著提高了VO2薄膜的平均可见光透过率Tlum,却削弱了太阳光调制幅度ΔTsol。样品M4（Mg掺杂浓度为4.0 at.%）的相变温度TC=46.8℃,其平均可见光透过率Tlum高达75.6%,然而其太阳光调制幅度ΔTsol=7.3%不能达到应用于智能窗隔热材料的标准。（3）为了进一步提高VO2的热致变色性能,制备了B/Mg共掺杂纳米VO2材料。结果表明:B/Mg的共掺杂很大程度提高了VO2薄膜的可见光透过率Tlum,却削弱了太阳光调制幅度ΔTsol,B/Mg共掺杂降低VO2相变温度的能力不如B的单掺杂。样品T2（共掺杂6.0 at.%B和1.8 at.%Mg）表现出相对优秀的热致变色性能,具有最低的相变温度（TC=30.8℃）以及相对较小的磁滞宽度（ΔT=9.2℃）,其太阳光调制幅度(ΔTsol=11.8%)维持在10%以上,平均可见光透过率(Tlum=69.7%)也比未掺杂的VO2薄膜高12.1%,满足VO2应用于智能窗隔热材料的要求。
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