三氧化钨气致变色的结构水分子模型(1)

在气致变色的机理研究方面，通过采用XRD衍射技术和Raman光谱技术分别研究了三氧化钨纳米线薄膜着色前后的晶体结构变化和W-O键震动模式的改变。经过实验发现，氢离子和电子的双注入模式会引起一个新的四方晶相的WO3-x·H2O的出现，同时导致了W-O键震动模式的明显变化。通过这些实验结果研究提出了氧空位和结构水分子共存于纳米线体内的气致变色机理模型。

在WO3的WO6六面体结构中，注入的H+会吸附在O^2-附近，注入的e-填充到了WO₃的导带底的局域态中，导致W⁶⁺变成了W⁵⁺。在六面体结构中的6个氧都有可能吸收H⁺，一旦其中O吸附了H⁺,该W-O的作用将变弱，O更加活跃，容易再吸附1个H⁺形成1个结构水分子（H₂O）。在W-O弱化的同时，结构发生重构，W往O方向移动，导致W-O键长伸长和另一边W-O键长缩短。这时W-O作用能增强，不容易再吸附H⁺。在热或者光作用下，结构水分子容易脱落O的位子，从而产生一个氧空位。在这个模式中，所涉及到W-O键长的伸缩变化较好地解释着色过程中Raman光谱的变化规律。

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