探究三氧化鎢氣致變色結構

詳細內容: 分類：鎢的知識; 發佈於：2016-02-22, 週一 16:30

氣致變色與電致變色相近，這個過程涉及到電致變色元件（通常是一個金屬氧化物，比如說三氧化鎢）和氧化還原性氣體（一般是氧氣和氫氣）的相互作用，產生可逆的顏色改變。氣致變色技術主要用在製備靈巧調光窗和氣敏感測器中（氧氣、氫氣、一氧化氮、硫化氫和一氧化碳等）。

在氣致變色的機理研究方面，通過採用XRD衍射技術和Raman光譜技術分別研究了三氧化鎢納米線薄膜著色前後的晶體結構變化和W-O鍵震動模式的改變。經過實驗發現，氫離子和電子的雙注入模式會引起一個新的四方晶相的WO_3-x·H₂O的出現，同時導致了W-O鍵震動模式的明顯變化。通過這些實驗結果研究提出了氧空位和結構水分子共存于納米線體內的氣致變色機理模型。

在WO₃的WO₆六面體結構中，注入的H⁺會吸附在O₂附近，注入的e-填充到了WO₃的導帶底的局域態中，導致W6⁺變成了W5⁺。在六面體結構中的6個氧都有可能吸收H⁺，一旦其中O吸附了H+,該W-O的作用將變弱，O更加活躍，容易再吸附1個H⁺形成1個結構水分子（H₂O）。在W-O弱化的同時，結構發生重構，W往O方向移動，導致W-O鍵長伸長和另一邊W-O鍵長縮短。這時W-O作用能增強，不容易再吸附H⁺。在熱或者光作用下，結構水分子容易脫落O的位子，從而產生一個氧空位。在這個模式中，所涉及到W-O鍵長的伸縮變化較好地解釋著色過程中Raman光譜的變化規律。