An In-Depth Study of the Thermodynamics and Kinetics of the Structural Phase Transition of Hydrothermally Synthesized W/VO2 Microparticles

Abstract

Deze studie onderzoekt de incorporatie van wolfraam als doteringsmiddel in vanadiumdioxide door middel van hydrothermale synthese met vanadyloxalaat en ammonium meta-wolframaat-hydraat. De effecten van statische en roterende reactieopstellingen op de deeltjesgrootte en schakelefficiëntie van de W/VO2 deeltjes worden onderzocht. SEM analyses worden uitgevoerd om de deeltjesmorfologie te onderzoeken en DSC resultaten onthullen een brede overgangspiek voor beide opstellingen, wat duidt op de aanwezigheid van meerdere W-gedoteerde VO2-soorten met variërende wolfraamconcentraties. Verder onderzoek richt zich op wolfraamconcentraties variërend van 0,0 tot 2,0 at.% W. Stalen met 0,5 tot 1,5 at.% W vertonen een afname in piektemperatuur, terwijl stalen met hogere concentraties onverwacht verhoogde waarden voor de piektemperatuur laten zien. Anomalieën in overgangstemperaturen benadrukken de uitdagingen van het bereiken van uniforme dotering, waarbij TEM-EDX niet-uniforme wolfraam incorporatie bevestigt. Bijkomend wordt een gedetailleerde thermokinetiek analyse van de faseovergang van W-gedoteerd VO2 uitgevoerd, waarbij een kinetische asymmetrie wordt vastgesteld, waarbij de activeringsenergie sterker afneemt voor de overgang van VO2 (M) naar VO2 (R) dan voor de tegenovergestelde overgang. Over het geheel genomen onderstreept dit werk de complexiteit van W-dotering in VO2 en legt het de basis voor toekomstige optimalisatie van het hydrothermale syntheseproces om de reproduceerbaarheid en prestaties van W/VO2-deeltjes te verbeteren.