W18O49納米晶的結(jié)構(gòu)可控制備及光催化性能研究.pdf

1、單斜相W18O49（WO2.72）屬于n型半導(dǎo)體，其晶體結(jié)構(gòu)中氧缺陷含量相對(duì)較高，氧缺陷可作為陷阱捕獲反應(yīng)物分子。此外，W18O49是目前已報(bào)到的唯一能夠以純相存在的非化學(xué)計(jì)量氧化鎢。由于其獨(dú)特的缺陷結(jié)構(gòu)以及在近紅外吸收能力，W18O49被廣泛的研究。然而，W18O49在高溫條件下很容易被氧化成WO3。有研究表明在高溫條件下，如果氧含量較低，低價(jià)態(tài)W的含量會(huì)增加?；诖耍覀兺茢?，在溶劑熱反應(yīng)體系中減少氧濃度有利于非化學(xué)計(jì)量氧化物的合成

2、。此外，在反應(yīng)體系中引入具有還原性的物質(zhì)也將有助于非化學(xué)計(jì)量W18O49的合成。目前合成的W18O49材料大多具有很強(qiáng)的沿著[010]方向生長(zhǎng)的取向生長(zhǎng)趨勢(shì)，例如：納米線、納米棒和納米束等結(jié)構(gòu)已被大量報(bào)道。因此，探索一種簡(jiǎn)單的制備方法，制備出二維或者三維結(jié)構(gòu)的W18O49仍然是一種挑戰(zhàn)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過溶劑熱法成功合成多種微觀形貌的W18O49，如紡錘狀結(jié)構(gòu)，花狀結(jié)構(gòu)，納米顆粒狀結(jié)構(gòu)、納米線狀結(jié)構(gòu)。通過對(duì)反應(yīng)體系進(jìn)

3、行氮?dú)鈿夥仗幚?，降低氧含量濃度，產(chǎn)物WO3/W18O49轉(zhuǎn)變?yōu)榧兿嗟腤18O49，且納米線狀W18O49轉(zhuǎn)變?yōu)橛杉{米針組裝的三維花狀結(jié)構(gòu)。在氮?dú)鈿夥障滤苽涞腤18O49表現(xiàn)出較高的光催化性能，其與較小的晶粒尺寸和大的比表面積有關(guān)。此外，產(chǎn)物結(jié)構(gòu)中增加的氧缺陷使得帶隙變窄，光吸收性能增強(qiáng)。通過電化學(xué)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，與產(chǎn)物WO3/W18O49相比，氮?dú)鈿夥障滤苽涞腤18O49在光照條件下的電子-空穴對(duì)分離和轉(zhuǎn)移效率明顯提高。⑵通過探究不同表面

4、活性劑對(duì)制備W18O49的影響發(fā)現(xiàn)引入十八胺（ODA）后可制備出純相W18O49納米材料。分析原因主要是十八胺能與反應(yīng)體系中生成的HCl反應(yīng)，從而加快了反應(yīng)中低價(jià)W的產(chǎn)生，這對(duì)于合成非化學(xué)計(jì)量比的W18O49有利。此外，反應(yīng)體系中引入十八胺后所制備產(chǎn)物對(duì)甲基橙的降解效率最好。研究證實(shí)十八胺對(duì)于產(chǎn)物形貌的調(diào)控具有封端作用，其引入量影響產(chǎn)物形貌。當(dāng)ODA和WCl6摩爾比為0.5:1時(shí)所制備的W18O49納米材料對(duì)甲基橙的降解能力明顯最強(qiáng)，分

5、析原因主要是：在此配比下所合成產(chǎn)物光吸收能力較強(qiáng)，禁帶寬度較小，從而使得產(chǎn)物對(duì)光的吸收利用率加強(qiáng)。W18O49納米材料中作為捕獲中心的氧缺陷，能夠很好地阻止電子和空穴的復(fù)合，因此，光催化性能顯著提高。⑶通過在反應(yīng)體系中引入草酸（OA），制備出純相的W18O49納米顆粒。草酸誘導(dǎo)合成的W18O49納米粉體的形貌之所以成為大小均勻的納米級(jí)球形顆粒，是因?yàn)槿軇崽幚硎筗18O49分子的晶粒沿著（010）方向一定程度生長(zhǎng)后，形成以(WOn)-形