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氧化钨纳米阵列薄膜制备及其性能研究(3)

时间:2023-03-19 10:16来源:毕业论文
气相法中最常见的是物理气相沉积法制备纳米氧化钨薄膜,原理是将钨源原料快速加热至高温,令原料气化,通过在较大的温差设定条件下骤冷,随后沉积

气相法中最常见的是物理气相沉积法制备纳米氧化钨薄膜,原理是将钨源原料快速加热至高温,令原料气化,通过在较大的温差设定条件下骤冷,随后沉积在基片上从而凝聚成膜,经历成核、生长两个步骤后合成纳米氧化钨薄膜,整个过程不涉及化学变化。

1。2。3  液相法

与固相法和气相法不同,此法主要适用于制备氧化物超微粉体。液相法的优点有很多,如工艺流程简单清晰、操作过程简便、原料容易获得、均匀性好、产物纯度高、产物化学组成可以被精准调控等,所以,现在液相法被广泛应用到实验和工业上,液相法主要分为水热法(高温水解法)、溶胶-凝胶法(胶体化学法)、沉淀法、醇盐水解法、溶剂蒸发法等。其中,水热法操作简单,反应条件易控制,可获得多种特殊形貌的产物,因此被深入研究。截止到现在,水热法制备纳米级WOx粉体的研究报道已经数不胜数,但纳米级WOx粉体最主要的形貌有:纳米粒子、纳米棒、纳米管、纳米线、纳米带、纳米球、纳米片及各种WOx分级结构。

水热法制备WOX粉体的流程通常可以由以下两步来说明:(1)将钨源(钨酸盐、WCl6或金属钨)制备成含钨的溶液或者含钨酸的前驱体,通过辅助剂进行调控实验;(2)将第一步制得的溶液加入高压釜的内衬中,再放置于高温高压下,通常使用电热恒温干燥箱,让其反应一定时间,高压釜冷却后,从里取出产物并将产物过滤和洗涤。我们通常在将制得溶液或前驱体加入高压釜之前再加入特定的辅助剂,这一步是为了调控产物的形貌。该方法最大的优点是前驱体往往不需要煅烧步骤,这可以有效防止出现杂质介入与硬团聚现象。 

1。3  三氧化钨的性能

1。3。1  三氧化钨的电致变色性能

在1969年,Deb[16]首次发现了WO3薄膜在外加电压下会可逆地发生颜色改变的现象,后称之为电致变色现象,这一发现开拓了WO3的新领域,使得人们不断地聚焦和深入研究电致变色材料。WO3是一种典型的阴极电致变色(electrochromism)[17]材料,电致变色材料(EC)在外部电场产生的电压下能够可逆地变化它们的光学特性,这一现象使得其成为了节能智能窗,高对比度显示屏,多用天窗和防眩目眼镜等应用的具有极大潜力的候选材料,在过去的几年中,由这些材料所制成的拥有电致变色性能的器件已经引起了热烈的讨论[18-20]。氧化钨,是人们身边非常重要和有利用价值的半导体氧化物,是被广泛研究和深入探索应用于多样EC装置的材料,因为它们的微观结构中拥有特殊隧道,所以其可以被用作H+,Li+,Na+和Zn2+的嵌入母体,进一步形成蓝色的钨青铜[21-24]。由于非晶氧化钨薄膜的电化学稳定性极其劣势,所以当下的研究工作主要集中在纳米结构的晶体氧化钨上。

WO3的电致变色过程一般可用下式来表述:

这里的e-是电子,M+=Li+、Na+、H+,0<x≤1,当离子和电子从外部接受能量注入透明的WO3薄膜中,薄膜会从原透明状变为肉眼可视的蓝色,当离子和电子被外加电压所致抽出而离开薄膜时,薄膜又会可逆地恢复到原透明状态。其中所涉及的机理是原来的一些+6价的W6+当施加电压变色时经还原过程被还原为+5价的W5+,这些W5+会生成钨青铜MxWO3,而钨青铜MxWO3呈蓝色,这一变色-褪色过程是可逆的。

目前,人们重点考察和研究WO3的微结构(纳米结构)对WO3电致变色性能有什么样的影响以及如何使其拥有优异的电致变色性能。

1。3。2  三氧化钨的光致变色性能From~优Y尔R论^文W网wWw.YoUeRw.com 加QQ7520.18766

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