氧化钨是一种传统的半导体材料,拥有优良的气敏性,因此气敏方面的应用如被制成各种气敏器件应用到工业受到了人们高度的研究和重视,氧化钨可以通过改变材料的维度和多样的制备手段来调控气敏性能使其更加优越,所以纳米氧化钨成了当今人们研究的热门。
1。4 氧化钨纳米阵列膜的制备论文网
1。4。1 二维纳米WO3的制备
关于水热法制备二维纳米WO3的报道最近几十年来已经数不胜数,在这些报道里,极大多数实验的实验产物均呈六方片[33]和四方片[34]两种常见的形貌,对于六方片和四方片的探究如下。
关于六方片,在2008年,Zou等[33]利用双氧水和钨酸为原理在实验室制得了片状的六方相纳米WO3·0。33H2O(见图1。2),并观察了实验过程中所用双氧水的浓度、反应时的温度、反应时间等参数对产物形貌和晶型的具体影响。结果如下,当反应温度设定为100-200℃时,关于反应温度这个因子,其对产物的形貌影响微乎其微;产物的形貌受到前驱体的浓度很大影响,前驱体浓度越小,产物的形貌越规整;对比之前的实验可以得出结论,双氧水在本次实验中的加入对产物的形貌起着决定性作用。
图1。2 WO3·0。33H2O纳米片的TEM和SAED图[33]
高小青课题组利用钨酸为前驱体,对硝基苯甲酸作为辅助剂,在150℃下水热反应24h,实验并没有获得具有中空缺陷结构的WO3纳米片,而是得到了WO3·0。33H2O六方片和一些不规则的纳米片[35]。高小青课题组根据产物进行推测,当反应处于近中性的环境下时,产物可能脱水不彻底,导致产物中容易含有结晶水,这样的结果和Zou等[33]的论文报道相似。另一方面,高小青课题组使用的对硝基苯甲酸具有腐蚀性,有一定可能六方片的边缘被腐蚀掉了,由此在边缘产生大量的缺陷,从而呈不规则纳米片。随后的测试实验数据表明,此课题组制得的产物拥有优良的光催化性能和气敏性能。
关于四方片,在2005年,Jung等[36]使用WCl6为原料,在水和乙醇的混合溶剂中进行水热反应制得了h-WO3纳米片,而后在水溶液中也进行水热反应得到了m-WO3纳米片。2011年,Zhang等[37]使用HBF4和Na2WO4·2H2O作为原料,通过酸化剂HBF4对Na2WO4·2H2O进行酸化制得了tr-WO3纳米片,并系统全方位地考察了反应温度、反应时间和烧结过程是如何影响产物形貌的。实验数据显示,有关水热温度的影响,当水热温度超过150℃左右时,可以制得不含结晶水的tr-WO3纳米片,但反应温度若比此温度还要低,实验制得的产物将会不可避免地含有结晶水。关于烧结过程的具体影响,若烧结温度处于300-600℃的温度区间内,产物晶型明显不会随着烧结温度的改变而变化。对于反应时间相关的影响,实验数据还表明,在180℃水热环境中反应2。5h后的氧化钨能够彻底脱水,转变成tr-WO3纳米片。经过大量的文献综合实验数据显示,该实验数据并不具有普适性。
高小青课题组长久以来致力于研究水热法制备纳米WOX,而且在有机小分子作为辅助材料制备二维WO3方面取得了一定的成果。通过实验研究显示,采用酒石酸作为辅助剂可以制备出h-WO3纳米立方体(见图1。3a)[38];而使用对硝基苯甲酸为辅助剂时获得的h-WO3四方纳米片[39](见图1。3c)中心部分具备空洞缺陷;采用柠檬酸作为辅助剂能够制得分散均匀的o-WO3纳米片[38](见图1。3b)。其课题组于是推测,有机小分子可能会包覆产物,从而影响晶面的生长速率,进一步影响产物的形貌,这些结果与此前文献中报道的利用柠檬酸改变体系酸度从而调控ZnO的生长[40]有类似的机理。对硝基苯甲酸是一种固体有机酸,常温下很难溶解在水里,但当其处于水热反应条件下的高温高压环境下时,该有机物部分或者全部可能会被溶解掉,整个体系的酸度将会明显升高,导致产物的形貌改变。当温度降低时,又会析出固体形式的对硝基苯甲酸,从而整个体系的PH就会明显升高,这样具有中空缺陷的WO3纳米片就被制备出来了。