研究成果

研究成果

本研究主要是將具有熱致變色特性之VO2薄膜化沉積於玻璃基板上，在高溫時可變成金屬相將紅外線反射，而在低溫時為半導體相可透紅外線，而可見光穿透率超過40%，藉此可作為智慧型調光玻璃，可依照環境溫度改變其紅外線穿透特性，以隔絕太陽輻射所帶來的熱，藉此可節省室內冷氣的消耗。我們藉由在玻璃基板上先行沉積具有優先配向的緩衝層，在其上方沉積VO2膜，將製程條件最佳化發現，無須藍寶石或二氧化鈦單晶等昂貴的基板，即可在玻璃上形成具有b軸優先配向的VO2膜。

 

由於平面顯示器、太陽電池的發展，對透明導電膜的需求量大增，致使現行透明導電膜的材料ITO(銦錫氧化物)中的In價格大漲且有資源枯竭的疑慮，本研究主要是以地球含量豐富的二氧化鈦試圖形成透明導電膜，以取代ITO。

 

半導體元件的基礎在於p型與n型半導體的p-n接合，然而透明的半導體材料幾乎只有n型，直到1997年CuAlO2被發現具有良好的p型透明半導體開啟透明半導體元件的開發，我們以CuCrO2:Mg作為p型層與n-ZnO形成p-n接合，製作出可見光透光率60%以上，可以375nm的紫外光激發，產生電流的透明半導體元件。

 

本實驗室發現CuCrO2由於具有光觸媒特性，並且含有銅原子作為主要成分，因此CuCrO2很可能具有良好的抗菌特性，而遵照JIS Z2801測試CuCrO2薄膜對大腸桿菌的抗菌特性證實，可以發展出新穎的透明抗菌薄膜，可應用於觸控面板等。此外，將奈米粉末分散於各種物質，可提供各種具有抗菌特性的共程材料。

 

赤銅鐵礦結構的CuCrO2除了p型透明傳導之外，亦具有光觸媒產氫、重金屬還原、臭氧感測器等的功能，但是以傳統固態氧化法合成CuCrO2粉末或陶瓷塊時，空氣中煅燒則容易形成穩定尖晶石結構之CuCr2O4而難以形成CuCrO2，需要非常高的溫度(>1000°C)方可形成CuCrO2，因此難以合成奈米尺寸的CuCrO2粉末，而在本實驗室以化學溶液法製備p型CuCrO2薄膜的過程中發現，對前驅溶液加入甘胺酸等作為燃料兼部分還原劑，可於空氣中以極簡單的設備(燒杯、加熱盤)即可製備出CuCrO2奈米粉末。

 

利用赤銅鐵礦結構的CuCrO2光觸媒特性，將CuCrO2粉末放入含有重金屬離子的溶液照光後，將粉末分離，發現可將重金屬還原固定於CuCrO2粉末上，由溶液中去除。

 

利用赤銅鐵礦結構的CuCrO2光觸媒特性，將具有觸媒效果的金屬光還原在CuCrO2奈米粉末上形成分散性良好，粒徑<5nm的觸媒金屬。

 

將CuCrO2奈米粉末以適當條件進行還原形成Cu/Cr2O3，使<10nm的Cu高度分散於Cr2O3奈米粒子上，可將甲醇與水蒸氣有效地轉換成氫氣，由於本實驗室所開發的觸媒，每公克觸媒的產氫量遠高於商業粉，可大幅度降低現行蒸氣重組器的重量，大大的提高甲醇用於車用燃料電池的可行性。