低維納米材料氧化鉬的制備及性能研究.pdf

1、鉬的氧化物因其價(jià)態(tài)易變呈現(xiàn)出多種特殊形貌、結(jié)構(gòu)和性質(zhì),在光催化、氣體傳感、鋰離子電池、圖像顯示、信息存儲(chǔ)、可變反射率透鏡以及高能效靈巧窗上等方面有著重要的應(yīng)用。該論文以氧化鉬納米材料為背景,在大量文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上,探索了三氧化鉬納米材料的可控生長(zhǎng),光致變色,電致變色,吸附染料以及二氧化鉬的超級(jí)電容,鋰離子的輸運(yùn),并獲得了一些有意義的研究結(jié)果。其主要的研究論文內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　(1)采用熱蒸發(fā)的方法制備較大面積的氧化物鉬的準(zhǔn)一維

2、納米材料。這種方法簡(jiǎn)單、直接、高效,不需要任何催化劑和特殊襯底,直接合成較大面積的MoO3納米片、納米線陣列等。研究了MoO3納米線陣列的生長(zhǎng),對(duì)在實(shí)驗(yàn)中對(duì)最終結(jié)果有很大影響的因素,諸如源溫度,襯底溫度,氣流方向,通入氧氣的量等因素做了一些有益的探討。
　　(2)因三氧化鉬具有獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu),適合各種離子的插入和脫出。所以MoO3納米材料在某些方面具有廣闊的應(yīng)用前景,如變色、信息顯示與儲(chǔ)存、傳感器、智能偽裝等應(yīng)用領(lǐng)域。在光致變色實(shí)

3、驗(yàn)中,在紫外燈的照射下三氧化鉬的光致變色,以及在充入一定電量和一定量的小陽(yáng)離子的情況下,對(duì)可見(jiàn)光的光致變色。在電致變色實(shí)驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)此材料比文獻(xiàn)報(bào)道的要低很多的電壓下驅(qū)動(dòng)變色,但是在上述試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)變色失效和加反向電壓褪色恢復(fù)很差的情況,認(rèn)為可能是鋰離子的膨脹導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的變化,加上本身β相的三氧化鉬不穩(wěn)定,使得離子無(wú)法脫離。
　　(3)通過(guò)熱蒸發(fā)鉬粉,通入一定量的氧氣情況下,以碳布為模板生長(zhǎng)得到三氧化鉬的納米線,接著在管式爐中在氫氣的

4、氛圍下還原成二氧化鉬。對(duì)比之前碳布上的三氧化鉬和還原之后的二氧化鉬SEM圖,發(fā)覺(jué)在形貌上有很大的改變,從片狀結(jié)構(gòu)到細(xì)顆粒結(jié)構(gòu),比表面積增大,不同的還原溫度對(duì)最終的二氧化鉬的形貌也有很大的影響,相比三氧化鉬,二氧化鉬的導(dǎo)電性要高兩個(gè)量級(jí),電子的遷移率接近于金屬。對(duì)于超級(jí)電容器,導(dǎo)電性,比表面積,穩(wěn)定性是其主要決定因素,而二氧化鉬剛好都滿足這些要求,所以本文就二氧化鉬為載體,碳布為導(dǎo)體研究了其電容特性。
　　(4)利用熱蒸發(fā)爐在硅片襯

5、底上一次性生長(zhǎng)出二氧化鉬和單質(zhì)鉬納米線的混合體,然后在馬弗爐中氧化成三氧化鉬。在生長(zhǎng)二氧化鉬中,蒸發(fā)源的溫度,襯底的溫度以及腔體中的氧氣量對(duì)其形貌有很大的影響。借助 SEM,TEM的表征分析下,發(fā)現(xiàn)納米線其實(shí)是一些納米顆粒一粒一粒的堆積在一起形成的納米線,隨著時(shí)間的延長(zhǎng)和溫度的變化,每一個(gè)顆粒都可以生長(zhǎng)成晶須,晶須又可以生長(zhǎng)小晶須,所以在后期生長(zhǎng)就會(huì)出現(xiàn)樹(shù)狀結(jié)構(gòu)和花狀的結(jié)構(gòu)。因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和大的比表面積,對(duì)染料番紅花紅有良好的吸附能力。