| Περίληψη |
Το διοξείδιο του Βαναδίου αποτελεί το πιο πολλά υποσχόμενο θερμοχρωμικό υλικό στερεάς
κατάστασης. Οι πιθανές του εφαρμογές βρίσκονται στον τομέα των “έξυπνων” παραθύρων και
τζαμιών, λόγω των μοναδικών του οπτικών ιδιοτήτων οι οποίες προέρχονται από την εγγενή και
αναστρέψιμη δομική μετάβαση του σε μια κρίσιμη θερμοκρασία Tc= 68 oC. Σε αυτή την διατριβή παρουσιάζουμε τα κίνητρα, τις προκλήσεις και τα αποτελέσματα του πειραματικού μας σχεδίου με τίτλο “Θερμοχρωμικό Διοξείδιο του Βαναδίου για εφαρμογές στην εξοικονόμηση ενέργειας: Παραμετροποίηση της μεθοδολογίας σύνθεσης σε διάλυμα”. Για την υδροθερμική σύνθεση του υλικού χρησιμοποιήσαμε τα αντιδραστήρια V2Ο5 ως πηγή βαναδίου και οξαλικό οξύ ως αναγωγικό
παράγοντας. Στην συνέχεια μελετήθηκε η επίδραση από διαφορετικές παραμέτρους στην σύνθεση
με βάση το διάλυμα του VO2, εστιάζοντας σε κάθε παράμετρο και χαρακτηρίζοντας τα προϊόντα.
Προτιμήσαμε να εξετάσουμε τις χημικές παραμέτρους της σύνθεσης μας, όπως για παράδειγμα οι
συγκετρώσεις των αντιδρώντων (μοριακή αναλογία των πρόδρομων ενώσεων και πυνκότητα του
V22O5 στο διάλυμα), ο όγκος της σύνθεσης (20 vs 40 mL), το pH της σύνθεσης (από όξινο εώς βασικό), η επίδραση πρόσθετων αντιδραστηρίων (H2SO4 και θειουρία) και η επίδραση των προσμείξεων (W και Mg). Τα “ως ληφθέντα” προϊόντα χαρακτηρίστηκαν από τις τεχνικές: x-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC), field emission scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive x-ray (EDX) and thermogravimetric analysis (TGA). Κατά την διάρκεια της υδροθερμικής αναγωγής του to V2O5 μετατράπηκε σε διαφορετικά οξείδια του
βαναδίου καθώς και σε διαφορετικά κρυσταλλικά πολύμορφα του VO2. Έπειτα, προκειμένου να πετύχουμε καλύτερη κρυσταλλικότητα στα υλικά και να μετατρέψουμε τα προϊόντα μας πλήρως στο επιθυμητό θερμοχρωμικό πολύμορφο, τα υλικά μας εκτέθηκαν σε υψηλές θερμοχρασίες σε ένα κατάλληλο φούρνο υπό ροή σταθερού αέριου αζώτου, ώστε να αποφύγουμε την οξείδωσή τους. Τα “τελικά” προϊόντα χαρακτηρίστηκαν επίσης με τις ίδιες τεχνικές και τα αποτελέσματα συζητήθηκαν συγκριτικά με τα δεδομένα από τα “ως ληφθέντα” και ως προς τις διαφορετικέ συνθετικές παραμέτρους. Καταφέραμε να συνθέσουμε σε υψηλές αποδόσεις σκόνες υψηλής κρυσταλλικότητας καθαρού VO2, και με καλές θερμοχρωμικές ιδιότητες, Tc από 59 oC έως 67 oC αναλόγως την πειραματική πορεία διαφορετικών παραμέτρων. Στην εργασία αυτή, προτείνουμε μια
βελτιστοποιημένη υδροθερμική πορεία για την σύνθεση προϊοντος καλής κρυσταλλικότητας σε
καλές αποδόσεις και επιδιώκουμε να εξηγήσουμε τον μηχανισμό πίσω από τις χημικές διεργασίες.
|
Thermochromic Vanadium Dioxide for energy saving applications: a study on solution-based synthe tic approach
