三氧化鎢納米線的合成及金屬摻雜

三氧化鎢 (WO3) 是一種 n 型半導體氧化物,具有 2.6-3.0 eV 的大帶隙,具有廣泛的應用潛力,如電化學器件、光伏器件、光催化器件、電致變色器件、染料-敏化太陽能電池、光學器件、場發射顯示器和氣體傳感器。同時,隨著一維納米結構的發展,材料的維數和尺寸也被認為是可能帶來一些新奇和意想不到的性能的關鍵因素。
 
WO3納米線的SEM圖像
 
 
因此,六方形式的三氧化鎢 (h-WO3) 由於其眾所周知的隧道結構而備受關注。三氧化鎢納米線的合成是通過水熱途徑實現的,這些納米線與金屬納米顆粒的摻雜是通過濕浸漬進行的。六方三氧化鎢納米線的合成如下:
 
原料
 
鎢酸鈉、硫酸鈉、鹽酸溶液(濃縮)、丙酮和乙醇購自 Merck,硝酸銀、氯化金、二氨二氯鈀、硝酸四胺鉑和乙酰丙酮鎳購自 Sigma-Aldrich。並且還使用了去離子水。所有化學品均為分析純,無需任何純化即可使用。
 
XRD圖像
 
1. WO3納米線的合成
 
將鎢酸鈉(2.5克)和硫酸鈉(3.0克)溶解在蒸餾水(80毫升)中。在連續攪拌下向澄清溶液中滴加鹽酸(3M),將溶液的pH值設置為1.5。攪拌 10 分鐘後,將混合物轉移到襯有聚四氟乙烯的不銹鋼高壓釜中,並在 180°C 下保持 48 小時。通過離心收集產物並用蒸餾水和乙醇洗滌並在60℃下在空氣中乾燥。
 
2. 在 WO3 納米線上摻雜金屬
 
使用超聲波處理將較早合成的納米線懸浮在乙醇和丙酮 (1:1) 的混合物中。向該懸浮液中加入適量的金屬鹽(硝酸銀、氯化金、二氨二氯鈀、硝酸四胺鉑和乙酰丙酮鎳)以在表面獲得 1%(與納米線的質量相比)金屬含量。攪拌 12 小時後,蒸發溶劑並將產物在 80°C 下乾燥,然後在 300°C 下在空氣中進行熱處理,並在 350°C 下在 N2/H2 氣氛中進行還原步驟。
 
總之,三氧化鎢納米線是通過水熱途徑合成的,這些納米線與金屬納米顆粒的摻雜是通過濕浸漬進行的。六方三氧化鎢納米線和納米線/金屬納米粒子復合材料的合成成功。結果表明,製備的三氧化鎢樣品由單束納米線組成,納米顆粒覆蓋表面。在鎳和鉑裝飾線的情況下,納米線/納米顆粒複合材料的分散性和均勻性最好。
 
 

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