Universidade de Ciência e Tecnologia da China, a hidrogenação não-catalítica da transição de fase de dióxido de vanádio foi o progresso

O dióxido de vanádio é um material de óxido de metal de transição fortemente associado com uma ampla gama de aplicações, cuja característica mais notável é uma mudança de fase de isolamento para metal de quatro a cinco ordens de grandeza a 68 ° C. As várias propriedades funcionais fotovoltaicas do VO2 Estão todos intimamente relacionados à sua transformação de fase, no entanto, sua temperatura de transição de fase relativamente alta tornou-se um grande estrangulamento na aplicação prática. Por meio do estudo aprofundado do mecanismo microscópico de transição de fase e para explorar métodos eficazes de controle de mudança de fase para reduzir a temperatura de transição de fase para promover sua atual A aplicação é de grande importância. Os átomos de hidrogênio devido ao seu pequeno raio atômico podem efetivamente entrar no doping elétrico VO2 para alcançar o objetivo de regular a transição de fase. Usando o método tradicional de hidrogenação catalítica de metais preciosos de alta temperatura, a Universidade de Ciência e Tecnologia do Laboratório de Radiação Synchrotron da China Zou Chongwen Research Group e o Centro Nacional de Pesquisa para Ciência dos Materiais de Microscale Jiang Jun grupo de pesquisa em filme fino VO2 para conseguir a partir da isolação - metal - isolamento fase-por-fase de transformação, e revela o hidrogênio induzido por elétrons de carga VO2 energia de banda de condução (Phys. Rev. B 96, 2017, 125130). No entanto, as técnicas de doping de hidrogenação convencionais dependem de condições de alto consumo de energia, como temperatura e pressão, Para o caro catalisador de metais preciosos e a hidrogenação do material catalítico depositado na superfície do metal também é difícil de remover, esses fatores adversos tornam-se restrições à regulação da transição de fase de hidrogenação do material VO2 e à aplicação de obstáculos.

Recentemente, os pesquisadores atravessaram o método tradicional de hidrogenação catalítica de metais preciosos de alta temperatura para controlar a transição de fase do VO2 e perceberam o uso de prótons de prótons de solução de ácido adsorvente de metal no material VO2 para obter um baixo custo de hidrogenação material em condições suaves, inventou o "ponto" Ferro na tecnologia do hidrogênio.

A solução ácida é fácil de corroer a maior parte do óxido, incluindo VO2, portanto, sob condições normais de temperatura e pressão, o ácido não pode ser usado como fonte de hidrogênio para hidrogenação de materiais de óxido. Pesquisadores experientes descobriram que o metal com a função de trabalho apropriada Quando as partículas entram em contato com o filme VO2 e são colocadas na solução ácida, o filme VO2 não é apenas corroído pela solução ácida, mas sim com a rápida hidrogenação e a transformação de fase induzida. Esse processo de mudança de fase tem um efeito de difusão extremamente rápido, As partículas de metal (1 mm de diâmetro) podem fazer uma película epitaxial VO2 com um diâmetro de duas polegadas resistente à corrosão e metalização, de modo a obter o efeito de "manchar em ouro" no "manchar ao hidrogênio". As previsões teóricas revelam que o elétron por trás do fenômeno - Mecanismo de Pro-Co-doping Quando a função de trabalho baixa, o metal entra em contato com a alta função de trabalho VO2, os elétrons ingerem espontaneamente no VO2. Devido ao efeito de indução eletrostática, os prótons na solução ácida são puxados para o VO2 para tornar o VO2 metalizado Para que a formação de vagas de oxigênio possa ser grandemente melhorada, o que pode evitar a corrosão ácida. Na base da metalização do VO2, se o uso de metais de função inferior do trabalho como Al, Zn, etc. pode continuar a injetar Mais elétrons e prótons, enchendo a nova faixa de valência com elétrons para formar um novo estado de isolamento e conseguindo a transição de fase do isolamento para o isolamento de metais por sua vez.

A estratégia de doping de elétrons e protões atinge o isolamento intrínseco do Estado-metal e o novo ajuste de estado de isolamento do estado de isolamento simplesmente contatando a solução ácida, as partículas de metal e o VO2, não só para um ambiente convencional compatível Do método de doping também pode ter um impacto positivo no estudo das sinergias eletrônicas. A modificação do material tem sido o foco da pesquisa física, química e de ciência dos materiais, na qual o doping é um dos métodos mais eficaz. Baseado no sistema eletrônico - Princípio do doping de prótons, os pesquisadores serão substituídos por solução ácida de íons de lítio, estendidos para a estratégia de co-doping de elétrons eletrónicos, o mesmo doping de iões de lítio e a regulação do comportamento de transição de fase de VO2. Além disso, a estratégia É demonstrada uma maior hidrogenação de doping de materiais de óxido, como TiO2, confirmando a universalidade desta técnica de doping, que é muitas vezes catalisada por alta temperatura, alta pressão e metais nobres O Instituto desenvolveu uma melhor compatibilidade com o ambiente suave convencional do modo de doping, e a operação é muito simples e de baixo custo, o desenvolvimento de novos materiais e dispositivos funcionais e para promover o desenvolvimento da teoria básica Importante.

Os resultados de pesquisa relevantes publicados na "Natureza - Comunicações", o estudante de doutorado Chen Yuliang, o estudante visitante Wang Zhao Wu como co-autor, o pesquisador associado Zou Chongwen, o professor Jiang Jun, como autor deste estudo, foi o principal programa nacional de pesquisa e desenvolvimento básico para jovens Projetos especiais de cientistas, NSFC, fundos especiais para pesquisa científica básica de universidades centrais e promoção da Associação Chinesa de Inovação Juvenil.