一維氧化鉬納米材料的合成、表征及其氣敏和光敏性能.pdf

1、工業(yè)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和汽車(chē)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(kāi)發(fā)新能源迫在眉睫，半導(dǎo)體光催化和染料敏化太陽(yáng)能電池較高的太陽(yáng)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(kāi)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

2、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。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴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 pp

3、m CO的靈敏度高達(dá)321，對(duì)CH4的選擇性達(dá)19。⑵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)10 ppm NO2、10 ppm 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(lái)源于氧空位導(dǎo)致的非化學(xué)計(jì)量性。⑶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

4、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)。⑷基于能帶調(diào)控理論，制備了Fe2(MoO4)3@α-M

5、oO3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@α-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％;2wt.％MoO3/TiO2在可見(jiàn)光下光催化反應(yīng)速率約為純TiO2的2倍，并從可見(jiàn)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。⑸選用硝酸鈉作為水熱反應(yīng)的礦化劑，通過(guò)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