Page 78 - 《精细化工》2020年第8期

·1576· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

1.3.2 相变温度测试
采用示差扫描热量仪测量样品与参比物在升
温、降温过程中的功率差与温度的关系，以及所有
与热效应有关的化学、物理变化，如反应热、转变
热、热容、结晶速率等。实验条件为：测试温度范
围 20~80 ℃，利用带有密封盖子的铝坩埚将样品以
5 ℃/min 的升温速率从 20 ℃升至 80 ℃，再以
5 ℃/min 的降温速率降至 20 ℃，样品用量控制在
3~5 mg，N 2 为保护气，冷却剂为液氮。
1.3.3 导热系数测试
测试出石墨烯复合涂层的比热、密度和热扩散
系数后，由式（1）计算出石墨烯复合涂层的导热系数。
  C （1）
p
式中：  —涂层导热系数，W/(m·K)；  —涂层热
2
3
扩散系数，mm /s；  —涂层密度，g/cm ； C —涂
p
层比热容，J/(g·K)。用激光导热系数测量仪测试试
样的热扩散系数。
由于涂层表面较为致密，显气孔率近似 0，可

视作无孔固体，将薄膜切割成 1 cm×1 cm 的正方形， 图 1 不同钨掺杂量的二氧化钒/石墨烯复合物的 XRD 谱
利用螺旋测微器量出涂层厚度 h。涂层密度通过下 图（a）及 25°~30°的放大峰（b）
式计算得出： Fig. 1 XRD patterns of vanadium dioxide/graphene
  mV （2） composites with different tungsten doping contents
/
(a) and magnified patterns of the samples in the
V=ha 2 （3） range of 25°~30° (b)

3
式中：m—涂层质量，g；V—涂层体积，cm ；h—
采用 Jade6.0 分析软件对 XRD 数据进行分析,
涂层厚度，cm；a—涂层边长，cm。
与标准卡比对得出所制备的复合物均为 VO 2 (M)，对
采用差式扫描量热仪测试涂层比热，测试方法 应 PDF 卡号 43-1051，未出现其他杂峰，也未显示
选择间接法 [14] 。样品用量控制在 3~5 mg，N 2 为保护
石墨烯的特征峰。原因是：一方面石墨烯的添加量
气，冷却剂为液氮，以 5 ℃/min 的升温速率升温至
较少，另一方面石墨烯的特征峰在 26°附近，与二
80 ℃，在空的样品坩埚下测试出 1 条基线。然后在
氧化钒的主峰重合 [15] 。由图 1b 放大主峰看出，随着
相同测试条件下，将标准试样蓝宝石放置在样品坩
钨掺杂量增加衍射峰强度显著减弱，这是因为，在二
埚中，测试出蓝宝石的 DSC 曲线。接着保持测试条
氧化钒中形成了钨的固溶体，其中钨离子取代晶格中
件不变，测出样品的 DSC 曲线。根据上述实验，计
的一些钒离子。同时，随着钨掺杂量增加衍射峰向左
算样品的比热容，公式如下：
偏移，由布拉格公式 2dsinθ=nλ，λ 一定时，衍射角 2θ
(Y  Y ) m
C  2 0 1 C 1 （4） 越小，晶格间距 d 越大，由此可知掺杂使晶面间距变
2
(Y  1 Y 0 ) m 2 大 [16] ，原因是钨离子的有效半径大于钒离子的离子半
式中： C —样品比热容，J/(mg·K)；C —蓝宝石的 径。这也表明了钨离子成功掺杂到二氧化钒晶格中。
2
1
比热容，J/(mg·K)；m 1 —蓝宝石质量，mg；m 2 —样 图 2 是钨原子百分含量均为 2.5%的二氧化钒粉
品质量，mg；Y 0 —任意同一温度（T 1 ）时基线的 DSC 体和二氧化钒/石墨烯复合粉体（表 1 中样品 2 、7 ）
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检测数值；Y 1 —任意同一温度（T 1 ）时蓝宝石的 DSC 的 SEM 照片。由于钨掺杂二氧化钒纳米颗粒具有比
检测数值；Y 2 —任意同一温度（T 1 ）时样品的 DSC 较高的比表面积和表面自由能，常处于热力学不稳
检测数值。 定状态，所以纳米颗粒之间极易凝聚成团 [17] ，如图
2 结果与讨论 2a 所示。而在图 2b 中负载在石墨烯片上的钨掺杂
二氧化钒粒子为球状小颗粒，复合材料中的钨掺杂
2.1 材料的表征 二氧化钒粒径明显减小，团聚情况得到有效改善。
图 1a 为钨的原子百分含量为 0~3%的二氧化钒/ 原因是氧化石墨烯的含氧官能团在水热过程中作为
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石墨烯复合物（表 1 中 1 、3 ~8 样品）的 XRD 谱图。 二氧化钒核的成核位点 [18] ，减少了粒子的团聚，抑