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本发明公开了提供一种热致相变多层薄膜及其制备方法,所述多层薄膜由TiO2薄膜和VO2薄膜组成,VO2薄膜沉积在TiO2薄膜上。制备方法是将钛酸丁酯加入乙酸与无水乙醇的混合液中,搅拌得到Ti溶胶,涂敷在基底上;将双氧水稀释,将V2O5粉体缓慢加入到双氧水中并保持搅拌,待溶胶搅拌至澄清后,水浴加热至55~65℃,得到钒溶胶;对TiO2薄膜进行紫外光催化处理使其转变为亲水性;在紫外光激发后的TiO2薄膜上涂敷V溶胶,500~580℃下热处理1~2小时,得到热致相变多层薄膜。本发明通过复合TiO2薄膜提高了VO2薄膜的透光率,并实现制备工艺的无毒环保和高效简便。