氧化钨微纳米材料及其复合结构的制备与性能研究
发布时间：2022-01-15 03:19
本论文采用水热/溶剂热法分别合成了花状、海胆状、纳米线状、空心微球状等一系列不同形貌的WOx微纳米结构。采用光沉积、煅烧法、室温搅拌沉积法等方式对WOx微纳米结构进行贵金属表面修饰以及构建异质结,优化其在吸附、光催化以及气敏领域的性能,并探究了性能增强机理。本文的主要研究内容如下:1.通过调控实验参数制备了不同形貌和晶相的WOx,对其进行了吸附和光催化性能的对比研究及机理分析。吸附实验结果表明,WO2.72对亚甲基蓝（MB）的吸附性能比WO3的好。光催化实验表明,WO2.72对MB的去除率比WO3高,这主要是由于其具有比WO3强的吸附性能,但WO3的光降解能力好于WO2.72。其中,WO2.72纳米线（样品9）的吸附性能最佳。因此,进一步探究了染料初始浓度、接触时间、pH值、染料种类以及溶液温度对不同实验参数制备的WO2.72...
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)WO3,(b)γ-WO3,(c)γ-W18O49的晶体结构示意图[10]
氧化钨微纳米材料及其复合结构的制备与性能研究21.1.2WOx材料的性质微纳米WOx作为过渡金属氧化物具有半导体特性，具有一定的导电性[11,12,13]。并且WOx一种优良的敏感材料，具有光催化、光热转换、光致变色等性质。(1)光催化如图1.2所示，WO3的价带(VB)位置高于H2O/O2氧化电位，导带(CB)位置低于H2/H2O还原电位[14,15]，这使得WO3能够催化多种污染物。目前为止，研究最多的光催化材料是TiO2，与其相比，WO3带隙较窄，因此它可以吸收可见光中的蓝色区域，提高可见光的利用，具有良好的光催化性能。图1.2一些半导体的导带和价带的能级[16](2)光热转换WOx在近红外光区(NIR780-1100nm)具有强烈的吸收以及良好的光热转换效应引起了研究者广泛的关注。WOx中产生氧空位时，会有低价态的钨(W5+、W4+)存在，从而会在近红外区产生吸收[17,18]。因此，可以通过调控钨的价态来调控它的光热转换效率。(3)光学特性和变色WOx的光吸收区域可以通过改变材料的带隙能来改善[19]。WOx(x<3)在红外区域有额外的吸收峰，这额外的吸收峰是由电子从W6+向W5+转移造成的。众所周知，WO3的光学透射率可以调整，也就意味着它的颜色可以从初始状态变成黑蓝色，并且这种颜色变化在外界的刺激下是可逆的。这种刺激可以是外加光、外加电和热诱导。1.2WOx材料的制备方法氧化钨的制备方法有很多，为了改善WOx的性能，研究人员进行了大量的尝试，目
氧化钨微纳米材料及其复合结构的制备与性能研究4广义来讲，水热法和溶剂热法原理一样，只是反应溶剂的差异，水热法是以水作为反应介质，而溶剂热法会采用有机溶剂或者水和其他溶剂的混合溶剂作为反应介质。Bishal等人[25]通过简单的水热法合成了W18O49纳米颗粒，制备的样品对染料有良好的吸附和光催化降解性能。Zhao等人[26]采用水热法制备了WO30.33H2O空心微球，它们对RhB染料有良好的光催化降解能力。Yao等人[27]通过溶剂热法制备了具有大量氧空位的海胆状的WOx，可以作为传感器材料用于检测乙醇气体。水热/溶剂热法的制备方法简单、产物纯度高[28]。并且水热/溶剂热反应可以通过调节各种参数制备各种形貌的样品，是目前应用较广泛的制备方法。1.3WOx材料的研究进展和许多金属氧化物一样，WOx虽然在光电、光热、催化、气敏等方面表现出优异的应用潜力，但是单一的WOx在实际应用方面仍然存在一些缺点，如活性位点少、光生电子和空穴对易重组、量子效率低等，这些缺点降低了它在实际应用中的效率。目前，人们已经利用多种方法提高WOx各方面的性能，如：对WOx进行形貌调控、构建WOx基复合结构、元素掺杂改性等。1.3.1WOx形貌调控图1.3各种形貌的WOx微纳米材料[10]WOx等半导体材料的形貌和结构对其性能调控具有重要意义。同种材料，同种晶相，形貌不一样，其性能也会产生区别。因此形貌调控也成为纳米WOx材料研究的热点。目前，研究工作人员研制了各种形貌的WOx，按维数分类可分为：零维、一维、二维、三
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米三氧化钨的制备与应用[J]. 陈志刚,苏静. 江苏大学学报(自然科学版). 2005(01)
[2]高纯度苯甲酸精制工艺述评[J]. 吴鑫干,莫馗. 湖南化工. 2000(06)
硕士论文
[1]纳米氧化钨的制备及其光催化性能的研究[D]. 郭晓晓.中北大学 2016
本文编号：3589797
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)WO3,(b)γ-WO3,(c)γ-W18O49的晶体结构示意图[10]
氧化钨微纳米材料及其复合结构的制备与性能研究21.1.2WOx材料的性质微纳米WOx作为过渡金属氧化物具有半导体特性，具有一定的导电性[11,12,13]。并且WOx一种优良的敏感材料，具有光催化、光热转换、光致变色等性质。(1)光催化如图1.2所示，WO3的价带(VB)位置高于H2O/O2氧化电位，导带(CB)位置低于H2/H2O还原电位[14,15]，这使得WO3能够催化多种污染物。目前为止，研究最多的光催化材料是TiO2，与其相比，WO3带隙较窄，因此它可以吸收可见光中的蓝色区域，提高可见光的利用，具有良好的光催化性能。图1.2一些半导体的导带和价带的能级[16](2)光热转换WOx在近红外光区(NIR780-1100nm)具有强烈的吸收以及良好的光热转换效应引起了研究者广泛的关注。WOx中产生氧空位时，会有低价态的钨(W5+、W4+)存在，从而会在近红外区产生吸收[17,18]。因此，可以通过调控钨的价态来调控它的光热转换效率。(3)光学特性和变色WOx的光吸收区域可以通过改变材料的带隙能来改善[19]。WOx(x<3)在红外区域有额外的吸收峰，这额外的吸收峰是由电子从W6+向W5+转移造成的。众所周知，WO3的光学透射率可以调整，也就意味着它的颜色可以从初始状态变成黑蓝色，并且这种颜色变化在外界的刺激下是可逆的。这种刺激可以是外加光、外加电和热诱导。1.2WOx材料的制备方法氧化钨的制备方法有很多，为了改善WOx的性能，研究人员进行了大量的尝试，目
氧化钨微纳米材料及其复合结构的制备与性能研究4广义来讲，水热法和溶剂热法原理一样，只是反应溶剂的差异，水热法是以水作为反应介质，而溶剂热法会采用有机溶剂或者水和其他溶剂的混合溶剂作为反应介质。Bishal等人[25]通过简单的水热法合成了W18O49纳米颗粒，制备的样品对染料有良好的吸附和光催化降解性能。Zhao等人[26]采用水热法制备了WO30.33H2O空心微球，它们对RhB染料有良好的光催化降解能力。Yao等人[27]通过溶剂热法制备了具有大量氧空位的海胆状的WOx，可以作为传感器材料用于检测乙醇气体。水热/溶剂热法的制备方法简单、产物纯度高[28]。并且水热/溶剂热反应可以通过调节各种参数制备各种形貌的样品，是目前应用较广泛的制备方法。1.3WOx材料的研究进展和许多金属氧化物一样，WOx虽然在光电、光热、催化、气敏等方面表现出优异的应用潜力，但是单一的WOx在实际应用方面仍然存在一些缺点，如活性位点少、光生电子和空穴对易重组、量子效率低等，这些缺点降低了它在实际应用中的效率。目前，人们已经利用多种方法提高WOx各方面的性能，如：对WOx进行形貌调控、构建WOx基复合结构、元素掺杂改性等。1.3.1WOx形貌调控图1.3各种形貌的WOx微纳米材料[10]WOx等半导体材料的形貌和结构对其性能调控具有重要意义。同种材料，同种晶相，形貌不一样，其性能也会产生区别。因此形貌调控也成为纳米WOx材料研究的热点。目前，研究工作人员研制了各种形貌的WOx，按维数分类可分为：零维、一维、二维、三
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米三氧化钨的制备与应用[J]. 陈志刚,苏静. 江苏大学学报(自然科学版). 2005(01)
[2]高纯度苯甲酸精制工艺述评[J]. 吴鑫干,莫馗. 湖南化工. 2000(06)
硕士论文
[1]纳米氧化钨的制备及其光催化性能的研究[D]. 郭晓晓.中北大学 2016
本文编号：3589797
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