钨基三氧化钨纳米薄膜制备

近年来，三氧化钨（WO₃）纳米薄膜材料的研究引起了越来越多的关注。WO₃是一种n-型半导体材料，其禁带宽度较窄（2.4-2.8eV），能够响应可见光，并且具有与TiO₂光催化剂相似的特点，即稳定、无毒、耐光蚀、成本低且价带电势高、光生空穴氧化能力强。

三氧化钨薄膜具有光电催化性能和传感性能，能够用于光电催化降解有机物、光电催化分解水产氢和pH、CH₄、NO₂传感器等。然而，三氧化钨薄膜的微观结构决定着三氧化钨薄膜的光电催化性能和传感性能以及使用寿命。

现有的三氧化钨纳米薄膜的制备方法主要是通过水热化学的方法制备，然而在现有水热化学制备方法中，由于基底采用导电玻璃，导电玻璃与WO₃之间为不同元素物质之间的结合，属于非自然结合，相互间结合力差，特别是当受到机械外力作用时，或者当环境温度发生变化时，因材料膨胀系数不同，会导致内应力发生变化，从而使得WO₃与导电玻璃基体间发生开裂或断裂，这种不同元素间非自然结合的薄膜，电荷传输慢、 易发生电荷复合，会严重影响材料的光电催化性能、电化学性能以及传感性能等，并影响其应用。

鉴于此，有研究人员研发出一种与基底具有同种元素自然结合的钨基三氧化钨纳米薄膜材料，其催化活性或传感性能高且性能稳定，该钨基三氧化钨纳米薄膜材料的制备方法如下：

将打磨和清洗干净的钨片晾干后，置入马弗炉，控制温度在450-650℃煅烧30min，在金属钨表面形成一层WO₃细小颗粒作为后续晶体生长的晶种；将附有WO₃晶种的钨片浸入水热反应体系，该水热反应体系含有体积分数为5~15%分子量为200-400的聚乙二醇作为晶体生长导向剂和浓度为0.01-0.03mol/L的钨酸钠溶液作为晶体生长的材料，反应容器内壁为聚四氟乙烯材料，将反应溶液用盐酸调节pH值至1.0~2.0，控制反应温度为160~200℃，反应时间为2-8h，即完成三氧化钨在基底钨表面的定向生长；将钨基三氧化钨反应产物取出，用蒸馏水反复浸泡以去除产物表面的残留物，然后晾干，置入马弗炉，在450-650℃煅烧180min，即完成钨基三氧化钨纳米薄膜材料的制备。

钨基三氧化钨纳米薄膜材料与现有导电玻璃基三氧化钨薄膜材料相比，具有基底与氧化钨之间结合牢固、结构稳定的优点，并且光电催化性能、电子传输性能和传感 性能好，同时具有良好的机械稳定性和使用寿命，可广泛应用于光催化降解有机物、光电催化降解有机物和分解水产氢、光电催化COD传感器、pH传感器和气体传感器等领域。