氧化鎢納米晶應用-光致變色器件

氧化鎢的光催化活性主要取決於材料的表面積與體積比，在紫外光照射下氧化鎢晶體材料表面生成電子—空穴對，而表面吸附溶解氧原子俘獲電子生成負離子氧，相應的空穴把吸附於氧化鎢表面的離子氫氧根和水分子氧化成氫氧根自由基，從而在極強的氧化性作用下將染料降解成二氧化碳和水。氧化鎢作為無毒催化劑，夾帶空穴氧化功率高，自然界含量相對豐富，因此是有效降解絲織品加工中產生的有機染料污染的重要催化劑之一。為提升催化效率，人們使用各種方法將氧化鎢納米晶體的某些特殊結構晶面暴露出來，如用陽極氧化製備具有取向的介孔狀氧化鎢，用氧化鈦修飾可以很好地改善 WO3複合物催化活性。

雙電荷注入/抽取機制的提出使人們對WO3功能材料的光致變色本質認識逐漸深入，並推動各種相關光致變色材料與器件的研究。從鎢的化學反應角度理解，光致變色效應是鎢原子的可逆氧化還原過程；從電子能帶角度分析，光致變色過程就是紫外光激發價帶電子躍遷到導帶後形成電子空穴對，光生電子被 W6+俘獲變成 W5+，產生的空穴則氧化晶體或薄膜表面的吸附水，形成質子 H+後擴散進入晶體或薄膜中與氧化鎢鍵合產生鎢青銅結構，從而呈現出藍色。但是該機制不能解釋 WO3-x（x﹤0.3）不具光致變色的原因，基於以上機制分析，人們利用各種合成方法優化氧化鎢薄膜的光致變色性能，成功地將氧化鎢薄膜材料應用于智慧窗、光子器件（光資訊存儲、光調控）和WO3/TiO2複合太陽能電池等領域。

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