發(fā)布時間：2020-05-09 19:52

【摘要】：氧化鎢(WO3)是一種低成本、多功能,擁有電致變色、光催化、光致變色、氣敏性能以及信息存儲等多種性能的半導(dǎo)體材料。近幾年來,納米氧化鎢材料由于納米效應(yīng),導(dǎo)致其具備的性能得到大幅度提升,受到人們越來越多的研究。本課題采用水熱法制備了具備光變色性能納米氧化鎢材料。研究了光變色納米材料的制備工藝、形貌結(jié)構(gòu)以及光致變色性能。同時利用制備的光變色材料,采用濕法紡絲工藝和涂層方法制備了光致變色纖維和織物。另外也利用靜電紡絲法制備了一維結(jié)構(gòu)的聚氧化乙烯/氧化鎢復(fù)合前軀體納米纖維。通過煅燒的方式制備了氧化鎢納米纖維,探究了其對有機物羅丹明B的光催化降解性能。主要的研究工作如下:以鎢酸鈉二水化合物作為鎢的來源,草酸作為輔助劑,硫酸鉀作為誘導(dǎo)劑,合成制備了氧化鎢納米片,尺寸大小在500 nm左右,其在紫外的輻射作用下能迅速的發(fā)生顏色的變化。在紫外光照下,1 min內(nèi)氧化鎢顏色由黃色變?yōu)樗{色,5 min內(nèi)逐漸加深,且著色后的氧化鎢在紅外加熱的過程中,會慢慢的恢復(fù)到原來的狀態(tài)。表明了制備的氧化鎢光致變色材料具有可逆的效果。5 min內(nèi)顏色開始變淺,30 min后顏色開始變黃,2 h后樣品基本恢復(fù)到原來的初始狀態(tài)。在制備光致變色纖維的實驗過程中,選取了兩種方案:一種是將PVA與氧化鎢混合均勻采用濕法紡絲的方法制備PVA/WO3復(fù)合長絲,另一種是將PVA/WO3涂層液涂層整理到棉紗線上制備光變色紗線。所制備的復(fù)合長絲或紗線都具備在紫外光的誘導(dǎo)下發(fā)生顏色的變化。制備的復(fù)合長絲的強力偏低,容易斷,強力為16 c N左右。制備的光致變色紗線具備良好的光致變色可逆性能,在紫外光照條件下其反射光譜從~38%降低到~19%,通過紅外加熱能再恢復(fù)到~36%。制備的光致變紗線經(jīng)過水洗后仍然具有光致變色的能力,其力學(xué)強度達到~12N,可以用來編織各種有趣的織物。在利用靜電紡絲方法制備氧化鎢納米纖維應(yīng)用于有機物催化降解的實驗中,450℃溫度下制備的氧化鎢納米纖維在72 W、254 nm波長的紫外燈下對羅丹明的降解效率可達63%。綜上所述,以水熱法制備的變色粉體材料成功的與纖維紗線相結(jié)合,制備出具有光致變色功能的無機變色紗線,擴展了氧化鎢在纖維/紗線方面的應(yīng)用。同時探索出一種基于無機光變色材料制備大量光變色纖維的可靠方法。成功探究了用靜電紡制備無機納米纖維的工藝,研究了其對有機物的催化降解效率。這對采用無毒材料宏量制備無機納米纖維應(yīng)用于水污染的治理有一定的指導(dǎo)意義。
【圖文】：

圖 1-1 WO3的晶胞模型在鎢氧結(jié)構(gòu)中，由于缺失了許多的氧原子，導(dǎo)致其晶體構(gòu)成發(fā)生相變，除WO6八面體共定點連接方法外，還產(chǎn)生了 WO6八面體共棱邊的連接構(gòu)成 WO3-x體，相應(yīng)的電子能帶結(jié)構(gòu)和晶體性質(zhì)都表現(xiàn)出很大的差別。在液相生長環(huán)境下WO3從其水合物或鎢酸結(jié)構(gòu)中脫水生出，當(dāng)晶體結(jié)構(gòu)中結(jié)晶水分子產(chǎn)生不同程度脫狀態(tài)情況時，將產(chǎn)生含結(jié)晶水不同比重的 WO3·（2-x）H2O，，很常見的依次WO3·2H2O、WO3·H2O、WO3·0.5H2和 WO3· 0.33H2O[16]。嚴(yán)格地滿足化學(xué)計量的且沒有任何雜質(zhì)的三氧化鎢，是一種無色且透亮的緣體[17]。不滿足化學(xué)計量比的，其顏色、電學(xué)性質(zhì)都隨著氧含量的變化而會有不同。氧化鎢常被用來制作電致變色器件。電致變色作用的原理：通過對材料可逆入外部離子或電子導(dǎo)致 W6+離子 W5+離子，進而使材料變色和褪色的目的[18]。趙[19]

圖 1-2 氣相法生長三維結(jié)構(gòu) WO3納米線種方法中，加熱可以通過電阻舟或通過反應(yīng)坩堝、電子束，有沉積的基材并且在為加熱的條件下襯底溫度能保持幾百度。由生蒸發(fā)。通過這種蒸發(fā)沉積技術(shù)可以制備出良好的電致變色薄以將襯底放置在更靠近蒸汽源的位置來提高薄膜生成速率。在汽源不含任何單個原子。但它包含分子性質(zhì)。主要成分是 W3O驗的條件[27]。沉積速率在 4-5 埃/秒，沉積的角度隨著行星旋轉(zhuǎn)基底的溫度在 110℃保持 5min 后，通常保持在 80℃。在氮氣的保持在 5-6.6x10-2Pa。通過電子衍射，制備的氧化鎢為非晶態(tài)。積密度和重量為 38 g/cm3[28]。umar 等[29]人利用電子束沉積，研究了氧化鎢薄膜在不同襯底情況。實驗表明，通過增加溫度來使得氧化鎢從非晶態(tài)向晶態(tài)[30]
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ136.13;TQ342.8

【參考文獻】

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本文編號：2656650