貴金屬修飾氧化鎢納米棒的制備及其性能研究.pdf

1、三氧化鎢(WO3)是一種重要的功能材料，不僅在光致變色、氣致變色方面有著廣泛的研究，而且在氣體傳感器、光催化方面也有著廣泛的應(yīng)用前景。本論文致力于液相方法控制合成氧化鎢納米棒和單分散的貴金屬金納米晶，采用貴金屬納米晶修飾法將金納米晶均勻修飾在氧化鎢納米棒表面，來(lái)提高材料的氣敏性能和光催化性能，并深入研究了金納米晶修飾氧化鎢納米棒的納米結(jié)構(gòu)與氣敏性能、催化性能的構(gòu)效關(guān)系。主要研究成果如下：
　　 1．以鎢酸鈉(Na2WO4.2H2

2、O)為原料，采用離子交換－水熱法制備了形貌均勻的WO3納米棒，并進(jìn)一步研究了實(shí)驗(yàn)條件對(duì)材料形貌的影響。發(fā)現(xiàn)聚乙二醇(PEG-400)的加入更有利于形成形貌均勻、高長(zhǎng)徑比的WO3納米棒，制備的WO3納米棒長(zhǎng)500nm，直徑50nm左右，六方晶系，形貌均勻，為合成目標(biāo)產(chǎn)物Au納米晶修飾WO3納米棒提供了重要的基體材料。通過簡(jiǎn)單的檸檬酸鹽還原氯金酸(HAuCl4.4H2O)法成功制備了10nm左右、顆粒尺寸均勻、分散性較好的金納米晶。將制得的

3、金納米晶采用一種簡(jiǎn)單的、獨(dú)特的貴金屬納米晶修飾法，均勻修飾在WO3納米棒表面，形成復(fù)合材料AuNP@WO3NRs。采用貴金屬納米晶修飾法，將金納米晶均勻修飾在WO3納米棒表面，作為一種提高材料氣敏性能和光催化性能的手段，在以前的文獻(xiàn)中還未見報(bào)道。
　　 2．將AuNP@WO3NRs制成氣敏元件，對(duì)其進(jìn)行氣敏性能測(cè)試，并研究了納米Au修飾量及引入方法對(duì)材料氣敏性能的影響，同時(shí)還進(jìn)一步探討了AuNP@WO3NRs對(duì)H2的敏感機(jī)理。實(shí)

4、驗(yàn)結(jié)果表明，和未修飾的WO3納米棒相比，經(jīng)納米Au修飾后的WO3納米棒對(duì)H2的敏感性能大大提高，未修飾的WO3對(duì)50ppmH2的靈敏度僅為1.6，經(jīng)納米Au修飾后靈敏度提高為6.6，提高了近3倍，相對(duì)H2的爆炸極限40000ppm，檢測(cè)下限較低，且經(jīng)納米Au修飾后材料對(duì)H2的選擇性較好、響應(yīng)－恢復(fù)快，響應(yīng)時(shí)間僅需8s，恢復(fù)時(shí)間僅需10s。這說(shuō)明AuNP@WO3NRs材料對(duì)于空氣中H2的檢爆有很大的潛在應(yīng)用價(jià)值。
　　 3．將Au

5、NP@WO3NRs作光催化劑，以羅丹明B為降解對(duì)象，進(jìn)行光催化性能研究，并進(jìn)一步研究了納米金在WO3納米棒表面的催化機(jī)理。研究結(jié)果表明，納米金的修飾，拓展了WO3納米棒對(duì)光的吸收范圍，在可見光區(qū)有強(qiáng)吸收，使得羅丹明B在模擬自然光下120min的降解率達(dá)95％以上。
　　 4．以摻雜納米Fe3O4的WO3（Fe3O4/WO3）為研究對(duì)象，研究對(duì)低濃度(＜1ppm)丙酮的敏感性能，進(jìn)一步研究了摻雜量以及材料形貌對(duì)氣敏性能的影響，并對(duì)