以偏鎢酸銨為原料固態合成六方三氧化鎢

三氧化鎢 (WO3) 是一種常見的 n 型半導體。 WO3 具有 2.5-3.6 eV 之間的寬帶隙半導體,這使得它被廣泛應用於催化、光催化和電致變色系統領域,以生產智能窗、檢測 H2S、NOx、NH3 等污染氣體的化學傳感器,以及監測 H2 氣體濃度以避免嵌入式系統中的爆炸。 WO3 具有結構多態性、化學穩定性和良好的生物相容性等優點 六方三氧化鎢(h-WO3)具有開放隧道結構,表現出插層化學等良好性能,已用於鋰電池、光電器件、和離子交換器。
 
水熱法是合成 h-WO3 的最主要途徑,但需要延長反應時間和高度控制反應條件,包括溫度、pH 和模板。固態方法被認為可以有效地合成各種納米材料,加工時間短,產量大,降低材料和工藝成本,已被用於合成金屬氧化物。
 
三氧化鎢粉末圖片
 
據報導有科學家使用固態方法用偏鎢酸銨生產六方三氧化鎢。已經研究了溫度對形態和粒度的影響。在 900 °C 的反應溫度下可以實現最窄的帶隙。六方三氧化鎢的製備步驟如下:
 
偏鎢酸銨((NH4)6H2W12O4·xH2O)用作鎢源。 (NH4)6H2W12O40·xH2O首先分散在石英板上,然後裝入水平管式爐的中心。溫度升至 500、600、700、800 或 900 °C,此時開始通入 Ar 氣流並保持 3 小時。產物的晶體結構、形貌、化學成分和吸收性能分別通過X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)和紫外-可見漫反射分光光度法表徵。
 
h-WO3 的TEM圖像(g)和放大TEM圖像(h)
 
綜上所述,採用固相法以偏鎢酸銨為原料六方三氧化鎢被成功製備,在900°C的反應溫度下可以實現最窄的帶隙。通過調節反應過程中的溫度可以有效地控制形貌和晶相。在 900 °C 的反應溫度下獲得了寬度為 300-600 nm 和長度為 10-30 µm 的六方相納米棒,並且在所獲得的樣品中具有最窄的帶隙。該方法適用於h-WO3的大規模生產。
 

 

 

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