以液相化學法製備鎢青銅粉末並將其薄膜應用於遮蔽近紅外光性質之研究

Abstract

隨著全球暖化效應越來越嚴重，再生能源的應用也越來越受世界各國重視。若能在居家房屋、辦公大樓等加裝設備，使得建築物能在不消耗能源前提下，具有減少或隔絕一些太陽能輻射光譜的吸收，則能夠降低空調等電器設備的使用，進而達到節省能源的目的。因此具有遮蔽近紅外光性質的材料被廣泛地研究，他們可以被應用在?多方面像是:太陽能源收集器、智慧窗及光學過濾器上。 其中具有電致變色性質的鎢青銅化合物(MxWO3)正是適合用於此方面的原料。三氧化鎢(WO3)摻雜了不同陽離子元素後所形成的非劑量比化合物被認為具有良好的光學及電學性質，且依據不同的摻雜元素、含量及溫度會有不同的結構產生。其中六方相已被認為具有良好的可見光穿透及遮蔽近紅外光的特性。另外，隨著摻雜陽離子的量越多，其遮蔽近紅外光的能力會越強。目前，大部分製備鎢青銅化合物粉末的方法以溶劑熱法及水熱法為大宗，但由於此兩種方法具有高壓報炸、反應時間太長及通有危險性氣體的可能性，因此具有相對較安全及反應時間較短的方法成為了大家追求的目標。 本研究採用兩種反應時間較短且相對較安全的液相化學法合成銫鎢青銅(CsxWO3)粉末，並針對其晶體結構、表面形貌、化學成分和鍵結及光學性質進行探討。之後會將第二種方法(低反應溫度法)所製出的粉末當作電子束蒸鍍機靶材的原料，並會探討薄膜的表面形貌、晶體結構、化學成份及光學性質。 從實驗結果可以得知在第一種方法中的表面活性劑正三辛胺(TOA)的添加與否及其含量會影響銫鎢青銅(CsxWO3)粉末所形成的相，而在最高含量的TOA添加下可以得到六方相的CsxWO3粉末。光學性質方面則可以看到六方相的CsxWO3具有最佳的可見光穿透及遮蔽近紅外線的能力。 而由第二種液相化學法所製出的粉末則具有大量且亦為六方相CsxWO3化合物的特性，另外，其實驗過程也較為簡便。而由此方法所製得的粉末會當作電子束蒸鍍機的靶材，並比較在固定溫度、不同燒結時間下，其對靶材相對密度的影響。 而在以電子束蒸鍍機所鍍出的薄膜方面，實驗結果顯示CsxWO3薄膜的光學性質表現會隨著退火溫度的增加，而有更好的遮蔽近紅外光特性，且以六方相的CsxWO3具有最佳的光學性質表現。而從化學分析電子光譜儀(XPS)可以知道，部分六價的鎢離子會被還原成五價的鎢離子，形成非劑量比的銫鎢青銅化合物(CsyW1-x6+Wx5+O3)。而且隨著五價鎢離子的量越多，銫鎢青銅化合物遮蔽近紅外光的特性也會越佳。

Date of Award	2018 Jul 30
Original language	Chinese
Supervisor	Jow-Lay Huang (Supervisor)