氧化钨薄膜的气敏及光催化性质研究

发布时间：2017-07-19 05:09

  本文关键词：氧化钨薄膜的气敏及光催化性质研究

  更多相关文章： 三氧化钨 气体传感 光解水制氢 水热法

【摘要】：三氧化钨及其水合物有着典型的n型过渡金属半导体氧化物的性质,属于d0型金属氧化物,在气体传感和光解水制氢领域一直被作为热点研究材料之一。水热法制备三氧化钨及其水合物有着经济环保的优势,是较为常用的制备方法。本论文主要研究了以水热法合成三氧化钨及其水合物,并利用XRD、SEM、TEM等手段,测试了它们的物相,形貌等结构信息,进一步研究了其室温下对二氧化氮气体的气敏性质和可见光光解水制氢的性能。具体研究内容如下:1.单水合三氧化钨微米片的制备及其气敏性质研究。在不使用形貌控制剂的情况下,以硝酸为无机酸源,以钨酸钠为钨源,控制反应物浓度,通过二次水热法在90℃下反应10小时,可以直接在玻璃衬底上制备出由单水合三氧化钨微米片构成的薄膜。XRD、TEM和SEM等测试结果表明,该单水合三氧化钨微米片为正交晶系的单晶片,微观形貌为十面体,其中两个底面呈正方形,另外八个侧面彼此相似,呈梯形。气敏性质研究结果表明,在室温条件下该微米片对二氧化氮气体具有良好的气敏响应能力,探测限为20 ppm,且重复性很好。2.片状三氧化钨在FTO衬底上的沉积及其可见光光解水制氢研究。以无机酸为酸源,以钨酸钠为钨源,使无机酸保持过量,通过水热法即可在FTO衬底上制得三氧化钨前驱体。实验从制备方法、无机酸种类、光解水时电解质种类等方面,对材料的制备及其光解水制氢的影响进行了探讨。研究表明,电解质溶液的碱性越高,三氧化钨的光解水制氢能力越强。当无机酸源为硝酸时,所制得的三氧化钨薄膜,其微观形貌呈花簇状,由短而窄的片状结构组成。此形貌的三氧化钨经光腐蚀后可得孔状结构,该结构可使材料的光解水制氢性能显著增强。究其原因,这种多孔结构提供了更多的催化活性位点。此三氧化钨薄膜在以0.1 M的PBS溶液为电解质、在1.23 V(相对于RHE)的电位下,光电流密度达到0.7mA/cm2。对其量子效率进行研究表明,在入射光为340 nm,电位为1.2 V(相对于RHE),在pH=7.0的PBS电解溶液中,量子效率最高,达到20%。
【关键词】：三氧化钨 气体传感 光解水制氢 水热法
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;TQ116.2
【目录】：

• 术语及符号说明6-7
• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 三氧化钨的性质10-15
• 1.1.1 化学性质10
• 1.1.2 晶体结构10-11
• 1.1.3 三氧化钨气体传感性质11-13
• 1.1.4 三氧化钨光催化性质13-15
• 1.2 三氧化钨的应用15-18
• 1.2.1 在气体传感领域的应用15-17
• 1.2.2 在光解水制氢领域的应用17-18
• 1.2.3 在其他领域的应用18
• 1.3 三氧化钨的制备方法18-19
• 1.3.1 水热法18-19
• 1.3.2 其他方法19
• 1.4 水合三氧化钨的研究现状19-22
• 1.4.1 水合三氧化钨的性质19-20
• 1.4.2 水合三氧化钨的应用20-22
• 第二章 实验部分22-24
• 2.1 主要实验仪器22-23
• 2.2 主要试剂23
• 2.3 玻璃衬底及反应釜内衬的清洗23-24
• 第三章 单水合三氧化钨的制备及其气敏性质24-36
• 3.1 简介24-26
• 3.2 材料制备及气体传感性质研究26-27
• 3.2.1 材料制备过程26
• 3.2.2 测试条件26-27
• 3.3 材料及性质分析27-35
• 3.3.1 晶体结构分析27-30
• 3.3.2 形貌的形成机理30-32
• 3.3.3 温度对结晶水的影响32
• 3.3.4 对二氧化氮的响应与恢复32-35
• 3.4 本章小节35-36
• 第四章 多孔三氧化钨的制备及其光解水性质36-46
• 4.1 简介36-37
• 4.2 制备过程与测试装置37-38
• 4.3 材料的表征测试38-41
• 4.4 光电流密度的测试41-43
• 4.5 光谱吸收曲线和量子效率43-44
• 4.6 本章小节44-46
• 第五章 影响三氧化钨光解水性质的因素46-54
• 5.1 电解质溶液种类对光电流密度的影响46-47
• 5.2 空气中热处理温度对光电流密度的影响47-49
• 5.3 热处理时氧分压对光电流密度的影响49-50
• 5.4 三氧化钨在不同电解质中的稳定性50-51
• 5.5 晶种法对材料的光电流密度的影响51-52
• 5.6 酸源的种类对光电流密度的影响52-53
• 5.7 本章总结53-54
• 第六章 结论与展望54-56
• 参考文献56-60
• 致谢60-62
• 附录62

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 明慧;;取代液晶的新材料——三氧化钨[J];机械工程师;1986年04期

2 孟红,云作敏,金丽;电感耦合等离子体发射光谱测定钨矿石中三氧化钨[J];湖南有色金属;2004年06期

3 Г.П.基甘诺夫 ,杨雨浓;制取三氧化钨的萃取工艺[J];稀有金属与硬质合金;1988年04期

4 Г.П.Гиганов ,黄伦s，

本文编号：561318