鎢基三氧化鎢納米薄膜製備

近年來，三氧化鎢（WO₃）納米薄膜材料的研究引起了越來越多的關注。WO₃是一種n-型半導體材料，其禁帶寬度較窄（2.4-2.8eV），能夠回應可見光，並且具有與TiO₂光催化劑相似的特點，即穩定、無毒、耐光蝕、成本低且價帶電勢高、光生空穴氧化能力強。

三氧化鎢薄膜具有光電催化性能和傳感性能，能夠用於光電催化降解有機物、光電催化分解水產氫和pH、CH₄、NO₂感測器等。然而，三氧化鎢薄膜的微觀結構決定著三氧化鎢薄膜的光電催化性能和傳感性能以及使用壽命。

現有的三氧化鎢納米薄膜的製備方法主要是通過水熱化學的方法製備，然而在現有水熱化學製備方法中，由於基底採用導電玻璃，導電玻璃與WO₃之間為不同元素物質之間的結合，屬於非自然結合，相互間結合力差，特別是當受到機械外力作用時，或者當環境溫度發生變化時，因材料膨脹係數不同，會導致內應力發生變化，從而使得WO₃與導電玻璃基體間發生開裂或斷裂，這種不同元素間非自然結合的薄膜，電荷傳輸慢、 易發生電荷複合，會嚴重影響材料的光電催化性能、電化學性能以及傳感性能等，並影響其應用。

鑒於此，有研究人員研發出一種與基底具有同種元素自然結合的鎢基三氧化鎢納米薄膜材料，其催化活性或傳感性能高且性能穩定，該鎢基三氧化鎢納米薄膜材料的製備方法如下：

將打磨和清洗乾淨的鎢片晾乾後，置入馬弗爐，控制溫度在450-650℃煆燒30min，在金屬鎢表面形成一層WO₃細小顆粒作為後續晶體生長的晶種；將附有WO₃晶種的鎢片浸入水熱反應體系，該水熱反應體系含有體積分數為5~15%分子量為200-400的聚乙二醇作為晶體生長導向劑和濃度為0.01-0.03mol/L的鎢酸鈉溶液作為晶體生長的材料，反應容器內壁為聚四氟乙烯材料，將反應溶液用鹽酸調節pH值至1.0~2.0，控制反應溫度為160~200℃，反應時間為2-8h，即完成三氧化鎢在基底鎢表面的定向生長；將鎢基三氧化鎢反應產物取出，用蒸餾水反復浸泡以去除產物表面的殘留物，然後晾乾，置入馬弗爐，在450-650℃煆燒180min，即完成鎢基三氧化鎢納米薄膜材料的製備。

鎢基三氧化鎢納米薄膜材料與現有導電玻璃基三氧化鎢薄膜材料相比，具有基底與氧化鎢之間結合牢固、結構穩定的優點，並且光電催化性能、電子傳輸性能和傳感 性能好，同時具有良好的機械穩定性和使用壽命，可廣泛應用於光催化降解有機物、光電催化降解有機物和分解水產氫、光電催化COD感測器、pH感測器和氣體感測器等領域。

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