论文部分内容阅读
当今，纳米科技的快速发展使纳米材料逐渐应用于解决环境问题和能源危机，并取得了较好的效果。三氧化钨(WO3)是一种典型的n型半导体材料，具有电致变色、气敏、光催化等性能，而在电致变色器件、气敏传感器、光催化剂等方面有着广泛的应用前景。WO3不仅具有优良的气敏性能，而且具有可见光响应的光催化特性，是极具开发潜力的半导体材料。本文主要研究了WO3纳米结构的水热合成及其在水处理中的应用；采用浸渍法，首次获得了n-SiNW@n-WO3核壳状纳米线阵列结构，并初步研究了该结构的光电化学性能和对丙酮的气敏性能，主要内容如下：
(1)采用水热合成法，通过调控反应参数，合成了不同形貌和晶型的WO3。发现实验参数如原料组成、沉淀时间等对WO3的晶型和形貌都有影响。所制备的WO3对水中亚甲基蓝具有较好的去除效果，在水处理领域有潜在的应用前景。
(2)在室温下，以n-Si纳米线阵列为基体，通过浸渍法和热处理，获得n-SiNW＠n-WO3核壳状纳米线阵列。所负载WO3为正交晶相，WO3的负载量与浸渍次数呈线性关系。对该结构的气敏性能研究表明，在室温25℃，n-SiNW＠n-WO3核壳状纳米线阵列气敏元件对丙酮产生响应，实验中丙酮检测到的最低浓度为365 ppm；对该结构的光电化学性能研究表明，n-SiNW＠n-WO3作为光阳极，在模拟太阳光下有显著的光电流产生。随WO3含量的增多，光电流(J)和光转换效率(η)也逐渐增大。经六次浸渍制备的n-SiNW＠n-WO3核壳状纳米阵列光电流密度为51μA/cm2(0.6 Vvs SCE)，是三次浸渍光电流密度的4.5倍。