發(fā)布時(shí)間：2020-09-04 08:36

　　 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(zhǎng),對(duì)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(cè)是有效控制空氣質(zhì)量的重要保障,也是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究的焦點(diǎn)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、能量存儲(chǔ)、氣體傳感器和光電領(lǐng)域展現(xiàn)了誘人的應(yīng)用前景。本論文采用簡(jiǎn)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(zhǎng)徑比的氧化鉬一維納米材料,并重點(diǎn)研究了不同方法制備氧化鉬的構(gòu)效關(guān)系。1.采用簡(jiǎn)易酸化法在85℃的溫和條件下快速制備了長(zhǎng)徑比高達(dá)40的α-MoO3納米棒,并詳細(xì)研究了攪拌時(shí)間、保溫時(shí)間、酸度等參數(shù)對(duì)一維氧化鉬納米棒的低溫生長(zhǎng)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(duì)40 ppm CO的靈敏度高達(dá)321,對(duì)CH4的選擇性達(dá)19。2.采用水熱法以CTAB為結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)劑在180℃下合成了長(zhǎng)徑比約20的α-MoO3納米棒,并研究了其生長(zhǎng)機(jī)理。該法制備的α-MoO3納米棒對(duì)10ppm NO2、10ppm 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(jì)量性。3.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(zhǎng)徑比分別為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(duì)氧化鉬納米棒氣敏性能的影響比形貌和長(zhǎng)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(duì)NO2的靈敏度(103)高于普通超聲法合成氧化鉬納米棒對(duì)NO2的靈敏度(79)。4.基于能帶調(diào)控理論,制備了Fe2(MoO4)3@a-MoO3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@a-MoO3負(fù)載型光催化劑對(duì)酸性橙的光催化效果比純鉬酸鐵提高50%;2 wt.%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(diǎn)和異質(zhì)結(jié)耦合效應(yīng)三個(gè)方面對(duì)其光催化改性進(jìn)行了分析和討論。5.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具有孔道結(jié)構(gòu)的亞穩(wěn)態(tài)h-MoO3內(nèi)米帶,首次研究了h-MoO3納米帶的光電性能,并通過Ni、Co、Fe等元素?fù)诫s提高了h-MoO3的光電效率。其中,5%Fe-MoO3納米帶的光電轉(zhuǎn)換效率提高了428%,由0.18%提高至0.95%。綜上所述,本論文深入研究了一維納米氧化鉬的制備方法、結(jié)構(gòu)特性及其氣敏和和光敏性能,結(jié)果表明氧化鉬是一種極具開發(fā)潛力的非化學(xué)計(jì)量性多功能金屬氧化物。
【學(xué)位單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TQ136.12;TB383.1
【部分圖文】：

一維納米材料一般在徑向處于納米尺度（低于１００邋ｎｍ），長(zhǎng)徑比可Ｗ從十幾邐、到成百上千。圖１－１顯示了幾種典型的一維納米結(jié)構(gòu)；納米管、納米棒／線和納米逡逑帶。目前研究人員己經(jīng)成功制備了單質(zhì)、氧化物、硫化物、氮化物等多種類型的逡逑一維納米結(jié)構(gòu)［１１１。碳納米管具有典型的管狀一維納米結(jié)構(gòu)，它由單層或者多層石逡逑ＲＡＷ、、

（３）氣相法逡逑氣相法制備納米材料主要有２種生長(zhǎng)機(jī)制：氣－液－固（Ｖａｐｏｒ－Ｌｉｑｉｕｄ－Ｓｏｌｉｄ，逡逑ＶＬＳ）機(jī)制、氣－固（Ｖａｐｏｒ－Ｓｏｌｋｌ，ＶＳ）機(jī)制口８］，如圖１－２所示。逡逑①

邐ｓｕｒｆａｃｅ邐ｇ幻ｓ逡逑圖１－４半導(dǎo)體表面吸附氧離子物種后的能帶彎曲模型。ＥＣ、ＥＦ和ＥＶ分別表示導(dǎo)帶、費(fèi)米逡逑能級(jí)、價(jià)帶，八ａｉｒ表示空間電荷層的厚度，ｅＶｓＷａｃｅ表示勢(shì)壘，ｅ－和＋分別表示電子和空穴。逡逑Ｆｉｇ．邋１－４邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｂａｎｄ邋ｂｅｎｄｉｎｇ邋ａｆｔｅｒ邋ｃｈｅｍｉｓｏｒｐｔｉｏｎｓ邋ｏｆ邋ｃｈａｒｇｅｄ邋ｓｐｅｃｉｅｓ．逡逑當(dāng)半導(dǎo)體氣敏材料與ＣＯ邋（還原性氣體）接觸時(shí)，ＣＯ與半導(dǎo)體表面吸附的逡逑氧物種發(fā)生反應(yīng)，生成單齒或多齒碳酸鹽，最終Ｃ0２的形式脫附，半導(dǎo)體氧逡逑化物得到的電子又重新回到氧化物中，使肖斯將勢(shì)壘的高度減小，致使整個(gè)敏感逡逑層的電阻減小（如圖１－５所示）。相反，當(dāng)氣敏材料與氧化性氣體接觸時(shí)，氧化逡逑性氣體可能會(huì)占有額外的表面狀態(tài)，而且由于氧化性氣體具有更強(qiáng)的吸電子能力，逡逑更多的電子從ｎ型半導(dǎo)體的導(dǎo)帶激發(fā)，導(dǎo)致空間電荷層的增加和晶界勢(shì)壘高度的逡逑增加ＰＵ

本文編號(hào)：2812100