[发明专利]金属氧化膜

说明书

一种制备金属氧化膜的方法，包括：提供含有金属络合物的前体溶液或分散液；在有水的情况下，将前体溶液喷射到加热基底上，以在基底上沉积材料；以及对所述沉积材料进行干燥，以制备金属氧化膜。

优先权声明

本申请要求于2016年2月5日提交的英国专利申请1602083.6的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

本申请涉及金属氧化膜的制备方法、通过所述方法可获得或已获得的金属氧化膜、所述金属氧化膜的各种用途、以及包含所述金属氧化膜的产品。所述金属氧化膜可以包含或基本上由未掺杂或掺杂的金属氧化物组成。

热致变色材料的特征在于半导体到金属的转变，这种转变的发生是由于材料的晶体和/或电子结构中的可逆变化是温度的函数。由于半导体到金属的转变，材料的光学、电学和磁学性质发生变化。

热致变色材料是让人感兴趣的，因为它们具有几种潜在的有用的应用，包括如在智能窗中，穿过该智能窗的光和热透射率根据周围或环境温度而变化。这种智能窗尤其在世界上炎热地区的建筑物的热管理中有用处。

氧化钒(IV)(VO₂)是一种特别有趣的热致变色材料，例如，用于智能窗中，因为在70℃左右的温度下其由半导体到金属的转变而引起的光学、电学和磁学性能具有很大的可逆变化。可以通过化学掺杂来改变发生半导体到金属转变的温度。例如，用高价过渡金属例如铌、钼或钨掺杂VO₂会降低其发生半导体到金属转变的温度。另外，用三价阳离子例如铬和铝掺杂VO₂会增加其发生半导体到金属转变的温度。

然而，迄今为止，尚未开发出可靠的、可大量的、成本效益好的且节能的方法以制备未掺杂或掺杂的VO₂薄膜。这种方法的缺乏阻碍了如智能窗等可以利用VO₂的独特性能的产品的开发和商业化。

钒氧化物的化学性质是难以制备具有纯度好(例如纯度为90％或更高)的VO₂薄膜的一个原因。钒可具有几种氧化态，因此可以形成多种氧化物，每种氧化物具有显著不同的磁性和电性能。Edwards P.,Kuznetsov V.,Slocombe D.and Vijayaraghavan R.TheElectronic Structure and Properties of Solids.In:Jan Reedijk and KennethPoeppelmeier,editors.Comprehensive Inorganic Chemistry II,Vol 4.Oxford:Elsevier；2013.p.153-176中讨论了固体，特别是氧化物的电子结构和性质。

已经尝试通过液体进料火焰喷雾反应方法(热解)制备VO₂薄膜。然而，结果通常不令人满意，因为所制备的薄膜纯度不好。不希望受任何理论的束缚，这可能是由于火焰过热以及火焰热解过程是在空气中进行的事实。US2006/0165898公开了通过使火焰与冷却介质接触来降低火焰温度的尝试。

用于制备VO₂薄膜的水热路线也被证明是不令人满意的。所涉及的高于大气的压力意味着这种方法可能是昂贵的和/或具有相对较高的风险因素。此外，这种水热路线不能提供可大量的制备高纯度VO₂薄膜的方法。

R.Binions et al.,J.Mater.Chem.,2007,17,4652-4660描述了通过常压化学气相沉积(Atmospheric Pressure Chemical Vapour Deposition，APCVD)法从乙酰丙酮氧化钒和六氯化钨制备VO₂薄膜。

B.W.Mwakikunga et al.,Optical Materials 29(2007)481-487描述了在0.085M偏钒酸铵水溶液中通过超声波nebula-喷射热分解从前躯体三氯化钒中制备亚微米结构的VO₂薄膜。