三氧化鎢納米薄膜材料

三氧化鎢是一種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等特點。

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合成法。

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，甚至造成WO3薄膜與導電玻璃基底的剝離。

對此，有學者採用一種與基底具有同種元素自然結合的鎢基 三氧化鎢（W/WO₃）納米薄膜材料，其催化活性或傳感性能高且性能穩定。其主要方式如下：

將打磨和清洗乾淨的鎢片晾乾後，置入馬弗爐，控制溫度在550℃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化學反應體系，水熱反應體系含有體積分數為10%分子量為300的聚乙二醇作為晶體生長導向劑和濃度為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2.0，控制水熱反應溫度為180℃，反應時間2h，即可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550℃煆燒180min即可得到具有納米片陣列結構的單斜晶相W/WO₃薄膜材料，單個納米片的厚度為70nm左右，高度為4μm左右，其典型的掃描電 鏡（SEM）形貌見附圖1B。該材料可以作為光陽極用於光電催化降解有機污染物和光電催化分解水制氫。

通過所述方法製備的鎢基三氧化鎢納米薄膜材料，其金屬鎢基底與三氧化鎢晶種、 晶體之間為同一元素之間的結合，屬於自然結合，同時採用晶體生長導向劑控制生長，能夠 形成整齊有序，比表面積大、性能優異的薄膜材料，可廣泛應用於光催化、光電催化、COD感測器、pH感測器和氣體感測器等領域。

• < 前一頁
• 下一個 >