高压下氧化钨纳米粒子的相变与颜色变化研究

发布时间：2020-04-10 07:36

【摘要】：氧化钨是一种在常温常压下呈六角形或立方对称结构的半导体。由于拥有许多潜在的奇异特性,氧化钨已经引起当今人们的广泛关注。氧化钨在具备光致变色与电致变色等特性的同时,还具有价格低廉、制备方便的特点,这使其非常适合作为一种节能材料被用于智能窗和显示屏这类产品的制造与生产之中。因此氧化钨的变色特性有着极大的研究价值。不同于其他通过光学与电学的手段对氧化钨进行变色的研究与应用,本文通过使用金刚石对顶砧压机(DAC)对纳米氧化钨颗粒进行加压,研究其在0.5 GPa到31.8 GPa的压强范围内的光学吸收性质与压强之间的关系。在初步观测到压力可以使纳米氧化钨颗粒发生颜色改变的现象后,考虑到在过去对于氧化钨的研究中已经得到压强的变化会对普通尺寸的氧化钨的结构产生极大的影响,故我们相信样品这一现象与样品结构变化相关。而另一方面,由于晶粒尺寸会对氧化钨的物化性质造成一定影响从而使压强对其结构的影响有所不同,故本文首先通过采集样品的拉曼光谱的方式来表征压强对于纳米氧化钨颗粒晶格结构的影响。之后将其与普通尺寸的氧化钨在高压下的拉曼光谱进行对比之后得到获得其异同性,找到了拉曼光谱分别在1.6 GPa、2.9 GPa、9.4 GPa和23.5 GPa这四个压强下发生了变化,和卸压后相变不可逆的特性,这些特性同样被发现于普通尺寸的氧化钨研究之中。为了能够表征样品在压强影响下的颜色变化,我们通过采集样品在不同压力下的UV-Vis吸收谱的方式来获得样品的颜色信息。最后,我们通过寻找吸收率极大值谱线位置来作为吸收峰峰位,从而获得加压对于吸收峰的影响,并将其与实验获得的拉曼光谱数据进行对比与关联。在参考了氧化钨在高压条件下的电学性质的变化后,我们最终得出纳米氧化钨颗粒加压后颜色变化与压力和结构变化之间的关联与因果关系。
【图文】：

逦四方逡逑另一方面，在过去的研宄还发现氧化钨的单斜和三斜这两种结构会稳定地同时存逡逑在于常温环境下，这种不同结构的产生原因一般是由不同的合成方式所造成［５９＿６（）１。图１．１逡逑为这两种常温下的氧化钨在分别在ａ、ｂ、ｃ三个轴向的结构示意图，可以通过对比看出逡逑两者的结构十分接近。逡逑Ｉ－，＊邋＆逦１逡逑（ａ）逦（ｂ）逡逑图１．１邋（ａ）常温下单斜氧化钨３轴向结构示意图逡逑（ｂ）常温下三斜氧化钨ａ轴向结构示意图逡逑４逡逑

２ｄ邋ｓｉｎ邋６邋－ｎ？ｉ逦（２－１）逡逑式中ｄ为晶面距离，；Ｉ为Ｘ射线波长，ｎ为衍射条纹级数。图２．１为布拉格衍原理逡逑图。因此在明确入射的Ｘ射线波长时，，便能通过其衍射条纹来计算获得其结构信息，又逡逑由于不同物质的结构都会或多或少存在差异，因此Ｘ射线衍射也十分适合晶体物质的鉴逡逑别。在本文中，我们将使用由ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ公司制造的，射线源为Ｃｍ欠ａ邋（强度４０ｋｖ、逡逑４０ｍＡ）的Ｘ射线衍射仪分别对初始和压片处理过后的样品进行鉴别与分析。逡逑＼邋＼邋＾邋／逡逑＼邋＼邋／邋／逡逑＼邋＼邋／邋／逡逑＼、、邋／邋／逡逑＼邋＼邋／邋／逡逑＼邋＼丨逡逑——？——？——？邋＇逦——？——？逦逡逑ｄｌ逡逑逦？——？——＃邋．．ｉ．逦——？——？逦逡逑图２．１布拉格衍射示意图逡逑２．１．２透射电子显微镜逡逑电子显微镜是通过使用电子束替代光源，电磁场替代透镜的方式来观测物质内部或逡逑表面的显微镜。逡逑９逡逑
【学位授予单位】：中国工程物理研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1;TQ136.13

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本文编号：2621943