一維氧化鉬納米材料的合成、表征及其氣敏和光敏性能.pdf

1、工業(yè)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和汽車保有量的持續(xù)增長，對人們的生存環(huán)境和身體健康造成了極大的損害。一方面，化石資源消耗殆盡，開發(fā)新能源迫在眉睫，半導(dǎo)體光催化和染料敏化太陽能電池較高的太陽能利用效率吸引了人們的廣泛興趣。另一方面，有毒有害氣體的排放更加嚴(yán)重，開發(fā)新型高效的半導(dǎo)體傳感器用于大氣環(huán)境中毒害氣體的監(jiān)測是有效控制空氣質(zhì)量的重要保障，也是當(dāng)前國內(nèi)外研究的焦點課題。一維納米結(jié)構(gòu)三氧化鉬(1D MoO3)具有特殊的孔道結(jié)構(gòu)，在光致變色、電致變色、能

2、量存儲、氣體傳感器和光電領(lǐng)域展現(xiàn)了誘人的應(yīng)用前景。本文采用簡易酸化法、水熱合成法和超聲化學(xué)法制備了不同晶型和長徑比的氧化鉬一維納米材料，并重點研究了不同方法制備氧化鉬的構(gòu)效關(guān)系。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用簡易酸化法在85℃的溫和條件下快速制備了長徑比高達(dá)40的α-MoO3納米棒，并詳細(xì)研究了攪拌時間、保溫時間、酸度等參數(shù)對一維氧化鉬納米棒的低溫生長的重要作用。該法制備的α-MoO3納米棒在292℃的最佳操作溫度下對40 pp

3、m CO的靈敏度高達(dá)321，對CH4的選擇性達(dá)19。⑵采用水熱法以CTAB為結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)劑在180℃下合成了長徑比約20的α-MoO3納米棒，并研究了其生長機(jī)理。該法制備的α-MoO3納米棒對10 ppm NO2、10 ppm CO和10 ppm CH4的靈敏度分別為37、21和15。PL和XPS分析表明α-MoO3的內(nèi)在氣敏機(jī)制來源于氧空位導(dǎo)致的非化學(xué)計量性。⑶采用CTAB協(xié)助的普通超聲化學(xué)法和和SDS協(xié)助的探頭超聲化學(xué)法合成了長徑比分別

4、為25和10的亞穩(wěn)態(tài)h-MoO3納米棒，經(jīng)436℃熱處理后完全轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定態(tài)的α-MoO3。研究發(fā)現(xiàn)，合成方法對氧化鉬納米棒氣敏性能的影響比形貌和長徑比更為重要。探頭超聲法合成的氧化鉬納米棒所需的焙燒溫度(500℃)低于普通超聲法(700℃);二者具有相同的最佳操作溫度290℃;探頭超聲法合成氧化鉬納米棒對NO2的靈敏度(103)高于普通超聲法合成氧化鉬納米棒對NO2的靈敏度(79)。⑷基于能帶調(diào)控理論，制備了Fe2(MoO4)3@α-M

5、oO3負(fù)載型光催化劑和比表面積高達(dá)313m2/g的MoO3/TiO2復(fù)合光催化劑。Fe2(MoO4)3@α-MoO3負(fù)載型光催化劑對酸性橙的光催化效果比純鉬酸鐵提高50％;2wt.％MoO3/TiO2在可見光下光催化反應(yīng)速率約為純TiO2的2倍，并從可見光吸收、活化位點和異質(zhì)結(jié)耦合效應(yīng)三個方面對其光催化改性進(jìn)行了分析和討論。⑸選用硝酸鈉作為水熱反應(yīng)的礦化劑，通過鉬粉和雙氧水反應(yīng)生成MoO2(OH)(OOH)前驅(qū)體，在水熱條件下成功制備了