三氧化钨纳米线的合成及金属掺杂

三氧化钨 (WO3) 是一种 n 型半导体氧化物,具有 2.6-3.0 eV 的大带隙,具有广泛的应用潜力,如电化学器件、光伏器件、光催化器件、电致变色器件、染料-敏化太阳能电池、光学器件、场发射显示器和气体传感器。同时,随着一维纳米结构的发展,材料的维数和尺寸也被认为是可能带来一些新奇和意想不到的性能的关键因素。
 
WO3纳米线的SEM图像
 
因此,六方形式的三氧化钨 (h-WO3) 由于其众所周知的隧道结构而备受关注。三氧化钨纳米线的合成是通过水热途径实现的,这些纳米线与金属纳米颗粒的掺杂是通过湿浸渍进行的。六方三氧化钨纳米线的合成如下:
 
原料
 
钨酸钠、硫酸钠、盐酸溶液(浓缩)、丙酮和乙醇购自 Merck,硝酸银、氯化金、二氨二氯钯、硝酸四胺铂和乙酰丙酮镍购自 Sigma-Aldrich。并且还使用了去离子水。所有化学品均为分析纯,无需任何纯化即可使用。
 
XRD图像
 
1. WO3纳米线的合成
 
将钨酸钠(2.5克)和硫酸钠(3.0克)溶解在蒸馏水(80毫升)中。在连续搅拌下向澄清溶液中滴加盐酸(3M),将溶液的pH值设置为1.5。搅拌 10 分钟后,将混合物转移到衬有聚四氟乙烯的不锈钢高压釜中,并在 180°C 下保持 48 小时。通过离心收集产物并用蒸馏水和乙醇洗涤并在60℃下在空气中干燥。
 
2. 在 WO3 纳米线上掺杂金属
 
使用超声波处理将较早合成的纳米线悬浮在乙醇和丙酮 (1:1) 的混合物中。向该悬浮液中加入适量的金属盐(硝酸银、氯化金、二氨二氯钯、硝酸四胺铂和乙酰丙酮镍)以在表面获得 1%(与纳米线的质量相比)金属含量。搅拌 12 小时后,蒸发溶剂并将产物在 80°C 下干燥,然后在 300°C 下在空气中进行热处理,并在 350°C 下在 N2/H2 气氛中进行还原步骤。
 
总之,三氧化钨纳米线是通过水热途径合成的,这些纳米线与金属纳米颗粒的掺杂是通过湿浸渍进行的。六方三氧化钨纳米线和纳米线/金属纳米粒子复合材料的合成成功。结果表明,制备的三氧化钨样品由单束纳米线组成,纳米颗粒覆盖表面。在镍和铂装饰线的情况下,纳米线/纳米颗粒复合材料的分散性和均匀性最好。
 

 

 

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