纳米多孔WO_3薄膜的溶胶-凝胶制备与热处理

以金属W粉为无机原料 ,采用溶胶 -凝胶技术 ,结合浸渍镀膜方法 ,制备出纳米多孔WO3薄膜 ,研究了热处理对薄膜性能的影响 .采用原子力显微镜、红外光谱仪、可见光分光光度计、椭偏仪等仪器测量了薄膜的特性 .实验表明 :热处理使得薄膜致密 ,折射率增大 (从 1.77增加至 2 .0 3 ) ,厚度减小 ,WO3颗粒增大 ;WO3结构发生变化 ,桥键WOW吸收逐渐减弱 ,且向低波数方向移动 ,共角WOW键吸收越来越强 .这些变化归因于热处理导致的WO3颗粒形状、团聚状态的变化以及应力键的产生 .

胶晶模板法制备WO_3多孔薄膜及其光催化特性

通过苯乙烯聚合制备了聚苯乙烯微球胶体,采用浸渍-提拉制备成为紧密堆积的PS球胶晶模板,微球之间的间隙采用溶胶-凝胶法制备的WO3溶胶填隙,最后通过煅烧得到有序规则排列的多孔WO3薄膜。通过XRD、SEM对WO3多孔薄膜的结构及形貌进行了表征,并评价了薄膜的光催化性能。结果表明,在450℃高温下煅烧PS模板,得到有序排列的多孔WO3薄膜,平均粒径为150nm,光催化效率最高。

多孔WO_(3)薄膜的制备及其电致变色性能

在钨粉和过氧化氢反应后的WO_(3)溶胶前驱体中加入适量十二烷胺,采用浸渍提拉法经400℃热处理2 h后制得多孔WO_(3)薄膜。使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、和能谱仪(EDS)表征薄膜晶体结构和表面形貌。使用电化学工作站和分光光度计测试其电致变色性能。结果表明WO_(3)薄膜具有部分晶化的无定形结构且表面疏松多孔。多孔WO_(3)薄膜的电流密度较大,致/褪色可逆性更好。多孔WO_(3)薄膜为离子/电子扩散提供更多通道,加快了注入/脱出速率、缩短响应时间。在波长600 nm处,其光调制幅度为58.42%,较致密WO_(3)薄膜增加了4.18%。光密度变化和致色效率比致密薄膜分别提高了11.7%和8.4%。

纳米多孔WO_3薄膜电极的制备及其光电化学性质

以偏钨酸铵为钨源、十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂,采用水热法制备纳米WO3粉体,并在不同温度下进行煅烧处理,通过添加分散剂、粘结剂等配制WO3浆料,利用刮涂法制备纳米多孔WO3薄膜电极。通过TG-DTA、XRD、SEM、BET以及UV-vis吸收光谱等手段对样品进行表征,采用Mott-Schottky测试、稳态光电流谱和交流阻抗谱等方法研究WO3薄膜电极的光电化学性能。结果表明:所制备的WO3为单斜型,随着热处理温度的升高,WO3粉体结晶度增高,颗粒粒径增大,比表面积下降;将热处理温度为650℃的WO3粉体制得的薄膜呈多孔膨松状结构,其平带电位为0.45 V,载流子浓度为3.445×1020cm 3,光电流密度达2.50 mA/cm2。此外,进一步探讨颗粒尺寸对其光电性质的影响及其机理。

多孔BiFeO_3薄膜的光伏效应研究

采用溶胶-凝胶法,在不同退火温度下在FTO/玻璃衬底上制备了多孔BiFeO3薄膜并对薄膜的光伏特性进行了研究。结果表明,在450-600℃退火的薄膜,均呈高度（100）择优取向;所有薄膜均为多孔薄膜,450℃、500℃、550℃和600℃退火的薄膜的孔径大小分别为2μm,2μm,6μm和1μm。孔隙的出现与加入乙醇胺的量直接相关,同时能够增强对光的吸收。450℃、500℃、550℃和600℃退火的薄膜的光学带隙分别为2.31 eV,2.50 eV,2.51 eV,和2.62 eV,所有光学带隙显著低于通常报道的结果。450℃与500℃退火的BiFeO3薄膜具有较强的光电导效应,而600℃退火的BiFeO3薄膜具有较强的体光伏效应。BiFeO3薄膜中的体光伏效应来自铁电极化产生的内建电场。

Fe^(3+)/TiO_2多孔纳米薄膜的制备与光催化活性的研究

本研究采用溶胶 凝胶法制备含铁离子的二氧化钛多孔纳米薄膜,并将其作为光催化剂,光降解反应结果表明,含铁二氧化钛复合纳米薄膜的光催化活性明显提高.光电化学研究表明,铁离子可以形成电荷陷阱,促进空穴的界面传递反应,从而提高了光催化活性.

RGO/WO_(3)复合薄膜的制备及应用进展

介绍了水热法、电化学沉积法、溶胶凝胶法制备RGO/WO_(3)复合薄膜的研究进展,比较了各种方法对RGO/WO_(3)复合薄膜结构和形貌的影响.简述了RGO/WO_(3)复合薄膜在电致变色显示器、气体传感器、光催化上的应用,对RGO/WO_(3)复合薄膜的发展趋势提出展望.

退火处理对离子束溅射WO_(3-x)薄膜结构和特性的影响

利用离子束溅射结合后退火处理的方法制备了WO_(3-x)(0≤x≤1)薄膜,系统研究了不同退火气氛、退火温度和退火时间等条件对WO_(3-x)薄膜的晶体结构以及电学、光学和电致变色特性的影响。研究发现,当退火温度超过WO3结晶温度后,特别是在湿氧气氛下,退火温度越高、退火时间越长,WO_(3-x)薄膜的结晶度越好,除WO3主晶相显著增强以外,还会陆续出现O29W10、O49W18和WO_(2)等缺氧相;在干氧条件下,更高的退火温度和更长的退火时间都有助于降低WO_(3-x)薄膜的电阻值,也都有助于WO_(3-x)薄膜可见光透过率的提升;WO_(3-x)薄膜电致变色器件在632.8 nm波长处的光学调制值达到了70%左右,表现出良好的电致变色特性。

电致变色WO_(3)薄膜的研究进展

三氧化钨(WO_(3))是最早被发现的阴极电致变色材料,具有光学调制幅度大、驱动电压低、循环稳定性好等优点,受到国内外研究者的广泛关注.WO_(3)薄膜在智能调光窗、玻璃幕墙和防眩反光镜等诸多领域有着广阔的应用前景.目前,改善全器件的响应速度、循环稳定性等综合性能仍是电致变色WO_(3)薄膜大规模产业化急需解决的问题.文章介绍了多种WO_(3)薄膜电致变色机理,概述了WO_(3)薄膜的主要制备方法,重点综述了提升WO_(3)薄膜电致变色性能的两种方法:构筑纳米结构和掺杂(金属元素和复合改性)以及近几年利用这两种方法制备WO_(3)电致变色薄膜的相关工作.最后,文章对该领域未来的研究方向和应用前景进行了展望.

热处理温度对WO_3电致变色薄膜性能的影响

采用改进溶胶-凝胶法制备WO_3薄膜,研究不同热处理温度对WO_3薄膜的物相组成、表面形貌、电化学和光学性能的影响。用原子力显微镜(AFM)考察薄膜的表面形貌,用X线衍射(XRD)表征薄膜的物相组成,循环伏安法测试薄膜的电化学性能以及紫外-可见光分光光度计对薄膜的光学性能进行表征。结果表明:在热处理温度为200℃下得到的无定形WO_3薄膜具有较好的电致变色性能、较短的响应时间及较好的循环稳定性,电致变色循环可逆性为78.04%,薄膜着色、褪色态对比度在34%左右。

纳米结构非晶/晶态双相WO_(3)薄膜研究进展

介绍了WO_(3)薄膜纳米结构与电致变色性能之间的关联。阐述了非晶态与晶态WO_(3)结构之间的协同效应,非晶态WO_(3)提供更多离子扩散通道,晶态WO_(3)作为稳定框架结构有效缓解离子在注入/抽出过程中所引起的体积膨胀或收缩。总结了纳米结构WO_(3)薄膜和非晶/晶态双相纳米结构WO_(3)薄膜的制备方法及性能,并对电致变色WO_(3)薄膜的未来发展趋势进行了展望。

多孔Cr-TiO_2/P3HT异质结薄膜的制备及光伏特性研究

采用溶胶-凝胶法,利用聚乙二醇2 000(PEG 2 000),成功制备了多孔Cr掺杂TiO2(Cr-TiO2)纳米薄膜,并实现了PEG 2 000含量对Cr-TiO2薄膜多孔结构及其光透射特性的有效调制。对基于该多孔Cr-TiO2纳米薄膜组装的Cr-TiO2/P3HT异质结光伏特性的研究结果表明,随PEG 2 000含量的增加,Cr-TiO2薄膜微孔孔径及分布密度的增大有利于提高Cr-TiO2/P3HT异质结光伏器件的光电转换效率。讨论了PEG 2 000对Cr-TiO2薄膜结构及Cr-TiO2/P3HT异质结光伏特性的调制机理。实验结果为无机-有机聚合物异质结光伏器件的研究提供了基础实验数据。

MoO_(3)/WO_(3)复合薄膜的制备及其电致变色性能

采用水热法与电化学沉积法相结合的方式,以导电玻璃为基底制备不同MoO_(3)沉积周期的MoO_(3)/WO_(3)复合薄膜。利用电化学性能测试与光谱测试,得到了MoO_(3)/WO_(3)复合薄膜的电致变色可逆性、光密度值(ΔOD)、着色效率、稳定性和响应时间等性能参数。结果表明,电沉积8个周期MoO_(3)的MoO_(3)/WO_(3)复合薄膜与单一WO_(3)纳米棒薄膜和MoO_(3)薄膜相比具有最佳的电致变色性能,其电致变色可逆性为62.19%,光密度为0.61,着色效率为153.16 cm^(2)/C,着色和褪色响应时间分别为8.37 s和4.77 s,同时,具有更窄的带隙和更高的循环稳定性。

WO_(3)/CuWO_(4)复合薄膜的制备及光电化学性能

本工作以两步水热法成功制备了三维立体结构的WO_(3)/CuWO_(4)复合薄膜,通过调整CuWO_(4)的水热时间得到了复合薄膜的最佳制备条件,并对WO_(3)/CuWO_(4)复合薄膜进行吸收光谱测试、光电流测试、光电催化测试和电化学阻抗测试。结果表明,所制备的WO_(3)/CuWO_(4)-5 h复合薄膜的带隙介于CuWO_(4)和WO_(3)之间,为2.44 eV,具有更宽的光谱响应范围;在1.5 V的偏压下,WO_(3)/CuWO_(4)-5 h复合薄膜表现出2.11 mA/cm 2的高光电流密度;WO_(3)/CuWO_(4)-5 h复合薄膜对亚甲基蓝溶液的光电催化降解效率为58.5%,高于WO_(3)薄膜(降解效率为41.4%);电化学阻抗谱表明,WO_(3)/CuWO_(4)薄膜电荷转移电阻比单一WO_(3)薄膜小,对应更好的光电化学性能。

WO_(3)/NiWO_(4)复合薄膜的制备及其光电化学性能

采用两步水热法在导电玻璃(FTO)上制备了WO_(3)/NiWO_(4)复合薄膜。通过XRD,SEM表征了WO_(3)/NiWO_(4)复合薄膜的组成结构及微观形貌,利用UV-Vis、光电流测试、光电催化测试和交流阻抗测试分析了WO_(3)/NiWO_(4)复合薄膜的光电性能。结果表明:WO_(3)/NiWO_(4)复合薄膜相较于WO_(3)薄膜具有更好的光吸收特性、光电流密度和光电催化活性,其中水热反应3 h的WO_(3)/NiWO_(4)复合薄膜的光电化学性能最佳。WO_(3)/NiWO_(4)-3 h在1.4 V(vs.Ag/AgCl)时的光电流密度为1.94 mA/cm^(2),光电催化210 min对亚甲基蓝溶液的降解效率为57.1%。交流阻抗图谱表明WO_(3)/NiWO_(4)薄膜的电荷转移电阻小于WO_(3)薄膜,光电化学性能更优。

WO_(3)/Bi_(2)WO_(6)复合薄膜的制备及其光电化学性能

以导电玻璃为基底采用水热法制备了WO_(3)纳米片薄膜,再通过溶剂热法改变不同溶剂热反应时间(6、8和10 h)在WO_(3)纳米片薄膜上生长Bi_(2)WO_(6)制备了WO_(3)/Bi_(2)WO_(6)复合薄膜。利用XRD、SEM、UV-Vis、光电流、光电催化和交流阻抗对WO_(3)/Bi_(2)WO_(6)复合薄膜的结构和光电性能进行表征与测定。结果表明,WO_(3)纳米片薄膜的光电流密度为0.74 mA/cm^(2),对质量浓度为6.0 mg/L亚甲基蓝的光电催化效率为47.9%。不同WO_(3)/Bi_(2)WO_(6)复合薄膜的光电化学性能均优于单一WO_(3)纳米薄膜,且溶剂热反应时间为8 h的WO_(3)/Bi_(2)WO_(6)复合薄膜具有最高的光电流密度(1.22 mA/cm^(2))和最优的光电催化效率(58.6%)。WO_(3)/Bi_(2)WO_(6)复合薄膜有效降低了复合薄膜内部电子阻抗,增加了有效光电化学反应位点,显著提升了光电化学性能。

暴露(002)晶面的WO_(3)纳米片薄膜的光电催化性能

采用一步水热法,以钨酸钠(Na2WO_(4)·2H_(2)O)为原料,草酸(H_(2)C2O_(4))为结构导向剂,在FTO衬底上制备了具有高活性(002)面的WO_(3)纳米片薄膜。利用XRD,FESEM对薄膜的物相和形貌进行了分析,通过UV-Vis,PL对薄膜的能带结构和载流子的分离能力进行了表征,通过电化学工作站对WO_(3)薄膜的光电性能进行了研究。分析了草酸用量对WO_(3)纳米片薄膜的晶体取向、形貌尺寸和光电催化性能的影响。结果表明:草酸用量为0.30g时,WO_(3)纳米片薄膜的(002)面衍射峰强度最高,具有良好的光电催化性能。

原位加热电镜技术研究WO_(3)-BiVO_(4)非晶复合薄膜退火相变过程

本文利用原位加热电镜技术和高分辨透射电镜研究了WO_(3)-BiVO_(4)非晶复合薄膜原位退火相变过程。退火过程中,薄膜中的Bi元素逐渐挥发,由于电镜中的高真空缺氧环境,加热到600℃时,形成的结晶相大部分为立方W相,少量的WO_(x)(0<x≤3)、VO_(x)(0<x≤25)和BixVOy(0<x≤1,0<y≤4)氧化物晶相,完全不同于利用脉冲激光沉积方法在充足氧气气氛和600℃条件下生长退火后形成的WO_(3)纳米柱嵌入BiVO_(4)基质中的垂直异质外延结晶复合薄膜。因此,退火气氛和样品的受热方式对薄膜的结晶相变过程有很大影响。

WO_(3)薄膜电致变色器件的响应时间测试及其改善方案

电致变色(Electrochromism,EC)器件,具有工作电压低、多稳态、静态无功耗、变色功耗低、透光度/反射度连续可调等特点。WO_(3)制作的电致变色器件存在响应时间过长、光学调制幅度较低等问题。为了能够进一步缩短响应时间,本文使用WO_(3)作为变色层的材料并制备电致变色器件,研究了不同氩氧流量比下对WO_(3)薄膜的影响以及对响应时间的影响,且以Ag-WO_(3)复合层作为变色层的改进方案来制备电致变色器件,研究其对响应时间的影响。研究表明当氩氧流量比为50∶50时,WO_(3)薄膜制备的电致变色器件的响应时间最短,着色响应时间与褪色响应时间分别为21.27 s与11.68 s;Ag-WO_(3)复合薄膜制作的电致变色器件,当Ag层厚度为6 nm时,两种响应时间最小,着色响应时间与褪色响应时间分别为12.71 s和7.89 s。WO_(3)薄膜制作的电致变色器件,在不同氩氧流量比下器件的响应时间受到影响;Ag-WO_(3)复合薄膜制作的电致变色器件响应时间与用WO_(3)制作的器件相比明显缩短,但是当Ag层厚度增加时,器件的响应时间随之增加。

不同溶液中浸泡处理对WO_(3)薄膜的影响

WO_(3)是一种重要的电致变色材料,可应用于屏幕显示、航天热控及智能窗等诸多领域。然而在实际应用中,WO_(3)的稳定性不足,这极大地制约了其进一步发展。利用磁控溅射法制备了非晶WO_(3)薄膜,系统研究了在去离子水、盐酸、氢氧化钠、丙酮和乙醇等不同溶液中浸泡处理对WO_(3)薄膜的表面形貌、微观结构、光学性质和电致变色特性的影响。研究结果表明,在去离子水、丙酮和乙醇中浸泡后,WO_(3)薄膜有少量溶解,表面形貌无明显变化,微观结构仍然是非晶的;在盐酸中浸泡后,WO_(3)薄膜从氧化铟锡(ITO)衬底上脱落,样品被破坏;在氢氧化钠溶液中浸泡后,WO_(3)与之反应生成晶态Na_(2)WO_(4)。在上述五种溶液中浸泡后,样品的可见光透过率都有所提升,样品的禁带宽度都变宽了。在去离子水、氢氧化钠、丙酮和乙醇溶液中浸泡后,样品的可见光透过率范围为79%~85%,其中WO_(3)的禁带宽度范围为3.22~3.40 eV,在盐酸溶液中浸泡后的样品只剩下衬底ITO,其禁带宽度为3.76 eV。在丙酮、乙醇和氢氧化钠溶液中浸泡后,样品的光学调制均显著,尤其是在乙醇中浸泡后的WO_(3)薄膜以及在氢氧化钠溶液中浸泡后得到的Na_(2)WO_(4)薄膜,它们在676.2 nm波长处的着色态与褪色态的透过率之差均为85%,显示出良好的电致变色特性。