WO3纳米材料的电化学合成文献综述

 2023-12-04 11:12

文献综述

钨化合物是一类非常重要的无机功能材料,被广泛用于光催化、电致发光,光致发光和气敏等领域,被广泛应用于各种设备中,如场发射设备[1,2],光催化[3],气敏传感器[4],电致变色器件[5,6]等。由于钨化合物[7]具有广阔的发展前景和可预期的市场潜,研究和开发综合性能好的钨化合物材料已成为材料工作者努力实现的目标。在钨的氧化物中最常见的的是WO3,他的灵敏度高,是一种具有优异性能的半导体材料。

氧化钨的制备方法有很多,如微乳液法,化学气相沉淀法,水热合成法,溶胶凝胶法等。但这些方法都对反应条件有较高的要求,且合成困难,成本高,产物可控较差,而电化学合成方法制备方法简单,可操作性强,对反应条件要求较低,且得到的产物稳定性好,因此电化学合成法是制备氧化钨的优良方法。

溶剂热法合成纳米氧化钨,通过改变前驱体中溶剂的种类,溶剂反应温度及时间,溶液摩尔浓度等工艺参数,合成了一系列的氧化钨纳米粒子.生成物的物相和形貌表征结果显示,当选用的醇溶剂为正丙醇时,反应温度为200摄氏度,时间为24小时。

化学气相沉淀法(CVD)是一种被广泛应用的半导体材料的制备方法,它常被用作制备各种绝缘材料,金属材料及其化合物。化学气相沉淀法通常是指两种或两种以上的气态原料导入到一个反应室内,在高温条件下,使得气化的原子后分子与反应气体作用,沉积到晶体表面上,形成均匀的纳米晶微粒材料的制备方法[8]。实验通常在密闭的容器内进行,从而避免杂质的干扰。

2007年,Fook Chiong Cheong 等人利用简单的气相沉淀法合成了WO3-X纳米棒[9]。实验通过将一个载玻片覆盖于在热板上进行加热的钨箔上方,经过一定时间的反应后,可以发现载玻片表面上沉积有纳米棒产生。大多数合成的氧化钨纳米棒长度为几微米,直径约为130nm,而且随着加热时间的延长直径略有增加。

溅射法主要是利用直流或高频电场产生的巨大能量电离惰性气体,被电离的高能惰性气体获得能量后通过撞击过程,与靶材表面的原子或分子发生能量交换,将能量传递给表面的原子或分子进而发生溅射,最终在衬底上沉积成薄膜[10]

2008年,Anil等利用溅射法制备出WO3纳米棒,WO3纳米棒是生长在石英反应器玻璃板支撑衬底上的,实验通过将钨薄膜样品在大气压力下N2气氛中被加热到700oC,然后将乙烯引入到反应器内,反应20分钟,并使用在线色谱检测仪分析检测输出气体的成分。最后,将样品在N2气氛下冷却到室温。反应得到的为直径和平均长度分别在15-20和50-250nm范围的纳米棒,纳米棒是在薄膜上均匀竖直生长且产量很高的。进一步研究发现纳米棒可于薄膜的两侧同时生长[11]

溶胶--凝胶法最早被应用在无机材料制备领域时主要用来制备玻璃,陶瓷等材料,后来人们开始使用这种方法制备无机纳米薄膜材料。这种制备方法的基本原理是通过特定浓度类比下的前驱体中反应物之间的水解反应,得到水解产物,这些产物进一步发生缩聚反应,同是生成水和相应的醇,得到凝胶后经过陈化干燥,从而生成目标产物。

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