纳米氧化钨的制备及其光催化性能的研究

发布时间：2017-04-23 17:00

  本文关键词：纳米氧化钨的制备及其光催化性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：过渡金属氧化物是许多先进材料和智能设备的重要组成部分,WO_x是一种n型半导体过渡金属氧化物,主要应用在变色、传感、光催化方面,在太阳能电池、表面增强拉曼散射(SERS)和癌症光疗等方面也有研究。早在十七世纪就开始了对氧化钨的研究。近年来,由于氧化钨电致变色特性的发现,使得对氧化钨的研究重新引起关注。相比较于其他过渡金属氧化物功能材料,如TiO2、ZnO、NiO以及他们的不饱和状态,WO_x在电致变色方面的研究比较先进。WO_x虽然也是一种比较好的光催化材料,然而光催化和传感常用的材料是SnO2,TiO2,ZnO以及他们的不饱和价态。WO_x在太阳能电池报道的更少。然而,WO_x在光催化和太阳能电池方面研究相对落后,而TiO2、ZnO、NiO已经应用到相关产业中。因为WO_x与TiO2、ZnO、N iO有类似的功能特性,所以应该鼓励进一步研究WO_x在光催化或太阳能电池方面的应用。在电致变色、催化以及其他等方面的研究中,活性物质是WO_3还是WO_(2.72)存在争议。针对上述问题,本课题采用水热法、溶剂热法和超声法制备了不同形貌的氧化钨并对其光催化性能展开研究。综合本论文工作,研究成果如下:1.通过溶剂热法制备出两种形貌不同的纳米WO_(2.72)。即毛刺状纳米WO_(2.72)和WO_(2.72)纳米线。毛刺状纳米WO_(2.72)是三维结构但含有的表面氧空位多。WO_(2.72)纳米线是一维线性结构但表面氧空位相对较少。我们研究了形貌对光催化活性的影响。结果显示WO_(2.72)纳米线具有更好的光催化活性,证明了一维结构在增强光催化活性过程中的主导作用。2.我们采用水热法制备了WO_3纳米片,通过调控前驱液的浓度、反应时间、pH和封端剂的量实现形貌优化,得到形貌均一的WO_3纳米片。在紫外光的照射下,将所制备的WO_3纳米片催化降解污染物。与WO_3纳米片相比,WO_(2.72)表现出更高的催化活性。3.将制备的WO_3、WO_(2.72)进行表面光电流测试并分析其中的差异。结果显示,WO_(2.72)纳米线的表面光电流值比毛刺状纳米WO_(2.72)高一倍,WO_3纳米片的表面光电流值最低。表面光电流值与其光催化活性相对应。
【关键词】：WO_3 WO_(2.72) 水热 溶剂热 光催化 表面光电流
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;TQ136.13
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-33
• 1.1 引言11-12
• 1.2 WO_x的基本特性12-18
• 1.2.1 WO_312-13
• 1.2.2 WO_x(x<3)的结构13-14
• 1.2.3 WO_3·H_2O14
• 1.2.4 电子能带结构14
• 1.2.5 光学特性和变色14-15
• 1.2.6 导电性15-16
• 1.2.7 光催化特性16-17
• 1.2.8 热电特性17
• 1.2.9 铁电特性17
• 1.2.10 掺杂17-18
• 1.3 WO_x的制备方法18-23
• 1.3.1 气相法18-19
• 1.3.2 液相法19-23
• 1.3.3 固相法23
• 1.4 WO_x的应用23-31
• 1.4.1 电致变色器件23-24
• 1.4.2 染料敏化太阳能电池24-25
• 1.4.3 光催化25-27
• 1.4.4 光记录设备27
• 1.4.5 传感应用27-29
• 1.4.6 场发射29
• 1.4.7 高温超导29-30
• 1.4.8 癌症光疗30-31
• 1.5 WO_x的研究进展31
• 1.6 本课题的研究背景和意义31-33
• 2 WO_(2.72)纳米结构的制备、表征和光电转换性能33-46
• 2.1 引言33-34
• 2.2 WO_(2.72)的制备、表征34-36
• 2.2.1 WO_(2.72)纳米线和毛刺状纳米WO_(2.72)的制备34-35
• 2.2.2 WO_(2.72)纳米线和毛刺状纳米WO_(2.72)的表征35
• 2.2.3 WO_(2.72)纳米线和毛刺状纳米WO_(2.72)的光电转换性能研究35-36
• 2.3 实验结果与讨论36-44
• 2.3.1 WO_(2.72)纳米线和毛刺状纳米WO_(2.72)的结构表征和分析36-41
• 2.3.2 WO_(2.72)纳米线和毛刺状纳米WO_(2.72)形成机理41-43
• 2.3.3 WO_(2.72)纳米线和毛刺状纳米WO_(2.72)的光电转换性能分析43-44
• 2.4 小结44-46
• 3 WO_3纳米片的制备、表征和光电转换性能46-56
• 3.1 引言46
• 3.2 实验方案46-47
• 3.2.1 WO_3纳米片的制备46-47
• 3.2.2 的表征47
• 3.2.3 WO_3纳米片的光电转换性能研究47
• 3.3 实验结果与讨论47-54
• 3.3.1 WO_3纳米片的结构表征和分析47-51
• 3.3.2 WO_3纳米片形成机理51-53
• 3.3.3 WO_3纳米片的光电转换性能分析53-54
• 3.4 小结54-56
• 4 WO_3纳米片、WO_(2.72)纳米结构的光催化性能的研究56-63
• 4.1 引言56-57
• 4.2 实验方案57-59
• 4.2.1 毛刺状纳米WO_(2.72)光催化降解罗丹明（RhB）、甲基橙（MO）和亚甲基蓝（MB）57-58
• 4.2.2 WO_(2.72)纳米线光催化降解罗丹明（RhB）、甲基橙（MO）和亚甲基蓝（MB）58
• 4.2.3 WO_3纳米片光催化降解罗丹明（RhB）、甲基橙（MO）和亚甲基蓝（MB）58-59
• 4.3 实验结果与讨论59-62
• 4.4 小结62-63
• 结论63-65
• 参考文献65-72
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果72-73
• 致谢73-74

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;由江西泰河山钨矿石所萃取氧化钨之净化研究[J];化工学报;1950年Z1期

2 徐兆华;盛奕;;由钨锰铁矿提取高纯度氧化钨[J];杭州大学学报;1959年05期

3 金万逸,马树钦;利用火花源质谱增值法定量分析氧化钨[J];质谱学杂志;1983年03期

4 王志宽;;兰色氧化钨中铵离子的直接蒸馏法测定[J];化工冶金;1983年04期

5 邵丙铣,陈祥君,郑庆平,戎瑞芬;氧化钨薄膜微型电化学器件的研究[J];分析化学;1993年07期

6 张青龙;吴国友;朱华;沈毅;;纳米氧化钨薄膜的制备方法及其性质研究[J];无机盐工业;2006年01期

7 A.K.Basu;程会文;;用干氢还原兰色氧化钨[J];湖南冶金;1980年01期

8 庞风荣;;铁水连续测温用抗氧化钨铼偶代铂铑偶的试验研究[J];铸造技术;1990年06期

9 廖寄乔,王华;氧化钨物理特征的分析[J];粉末冶金材料科学与工程;2002年03期

10 高麟,王世良,贺跃辉,黄伯云;绒球状结构氧化钨的制备[J];中国有色金属学报;2004年09期

中国重要会议论文全文数据库 前7条

1 苏程裕;杨宗坤;林中魁;林文;;电浆电弧气凝合成法制备氧化钨奈米棒之研究[A];中国颗粒学会2006年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2006年

2 余钱红;牟婉君;谢翔;李兴亮;张锐;魏洪源;;钽掺杂球形氧化钨的合成与性能研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第33分会：纳米材料合成与组装[C];2014年

3 姜文伟;陈响明;;氧化钨微观结构的研究[A];2010(南昌)中西部第三届有色金属工业发展论坛论文集[C];2010年

4 吕彦力;徐甲强;闫秀銮;李超;邵晨;;掺杂对氧化钨氨敏特性的影响[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年

5 李竹影;章铭亮;杨少红;马云;;由溶胶-凝胶法制备的掺氧化钼的氧化钨薄膜的电致变色性能[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集（1）[C];2007年

6 刘飞;郭同义;李立方;莫小姝;甘海波;陈军;邓少芝;许宁生;;高品质氧化钨纳米线的低温定域制备工艺及单根纳米线的物性研究[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年

7 黄凯;潘清涛;杨丰;倪世兵;贺德衍;;氧化钨纳米针尖阵列的制备与场发射性能研究[A];第十六届全国半导体物理学术会议论文摘要集[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前3条

1 记者 王怡 通讯员 丛杉;新型氧化钨量子点电极材料问世[N];科技日报;2014年

2 ;氧化钨光触媒轻松抗菌净化空气[N];科技日报;2014年

3 《经济学人》 徐瑶 译;为光伏发电捕获更多阳光[N];中国电力报;2014年

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 张克伟;气敏和光催化导向的氧化钨纳米结构设计与改性[D];北京化工大学;2014年

2 李嘉胤;氧化钨水合物微/纳米材料的可控合成及其性能研究[D];陕西科技大学;2013年

3 徐宇兴;一维纳米结构氧化钨的制备、表征和气敏性能研究[D];清华大学;2009年

4 孙士斌;低维纳米结构氧化钨和二硫化钨的制备及结构研究[D];山东大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李叶晨;溶剂热法制备纳米氧化钨(W_(18)O_(49))及其性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 郭晓晓;纳米氧化钨的制备及其光催化性能的研究[D];中北大学;2016年

3 徐英明;氧化钨基纳米材料的制备与物理化学性质研究[D];黑龙江大学;2005年

4 覃红丽;介孔氧化钨和硫化钨材料的合成与表征[D];福州大学;2005年

5 王晓毅;一维氧化钨和氧化钼的制备及应用研究[D];兰州大学;2009年

6 曾晶;基于阳极氧化法的多孔氧化钨气敏薄膜的制备与研究[D];天津大学;2012年

7 王力梅;氧化钨基半导体材料的制备及性能研究[D];宁夏大学;2014年

8 孙庆军;水热与微波水热法合成形貌可控纳米氧化钨粉体[D];新疆大学;2008年

9 辛志峰;从钨硅杂多酸到氧化钨陶瓷[D];东北师范大学;2006年

10 吴莹莹;氧化钨纳米材料的电纺法制备及表征[D];哈尔滨工业大学;2008年

  本文关键词：纳米氧化钨的制备及其光催化性能的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：322688