论文部分内容阅读
合理调控进入建筑内部的太阳能量可以有效降低建筑的空调能耗、减少由使用空调产生的二氧化碳排放。透明隔热材料可以在保持可见光采光和视觉通透的前提下,遮蔽近红外光(波长范围780-2500nm)的辐射,从而减少太阳能的摄入,适用于夏热地区的建筑玻璃节能改造。目前常用的具有透明隔热特性的无机材料主要集中于透明导电氧化物,如氧化锡锑(ATO)和氧化铟锡(ITO)等,但ATO、ITO材料中均含有锑、铟等有毒元素,并且铟元素是一种稀有贵金属元素,它的储量匮乏,成本高昂。含有混合价态钨离子的钨氧化合物(W03-x)和钨青铜(MXWO3)材料具有较好的透明隔热特性,且价格低廉,不含毒性元素,有望替代ATO、ITO材料。本文以透明隔热特性为中心,以钨系氧化物的水热制备为研究对象,探讨了主要水热工艺参数(水热反应温度、还原剂的添加量)对产物成分、微观结构和光学性能的影响。使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及热重分析(TG)和红外分析(FT-IR)等测试手段对样品的晶体结构、微观形貌进行了表征。利用紫外-可见-近红外分光光度计测量了样品的光学性能。本研究的主要成果如下：(1)通过单因素实验,研究了水热温度对产物物相、微结构和光学性能的影响。实验结果表明100℃条件下制备的样品为沿[001]方向(c轴)生长的纳米六方相铵钨青铜(NH4)xWO3-y。随着水热温度升高(140℃和180℃),部分(NH4)xWO3-y通过取向连接(oriented attachment)的方式逐步长大,并转变为沿c轴生长的正交相三氧化钨WO3·0.33H2O,形成两相共存产物。产物中各晶体的物相与其尺寸大小存在直接联系,表现出纳米尺寸效应。光学测量表明,(NH4)xWO3-y样品可见光透过率高(67.6%),近红外光遮蔽性好(遮蔽率：74.5%)。而随反应温度升高,产物透明隔热性能逐步变差。(2)研究了还原剂添加量对产物物相、微结构和光学性能的影响。实验结果表明还原剂的用量对产物物相和形貌没有明显影响(均为六方相的(NH4)xWO3纳米棒)。并且纳米晶体的高Zeta电位对于高分散性(NH4)xWO3纳米棒形成起关键作用。如果样品的Zeta电位值较低,纳米棒之间的相互排斥力将会减弱,进而使得产物分散性变差。还原剂添加量在0-3.1mg·mL-1这个范围内时,随添加量的增加,产物中的氧空位浓度增加,其近红外遮蔽性能逐渐提高；超过3.1mg·mL-1产物的稳定性变差。