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纳米片状WO3电极的制备及其光电性能的研究

2012-07-06刘海路

湖南人文科技学院学报 2012年5期

刘海路,文 瑾

(湖南人文科技学院化学与材料科学系,湖南娄底417000)

WO3是一种典型的过渡金属氧化物,在多种钨的氧化物中以WO3最为稳定。WO3是一种复杂的多晶型化合物,属于常见的n型半导体,因为晶体构造复杂并呈现一定的铁电性,其物理性质非常特殊。严格意义上满足化学计量比的WO3晶体构造为钙钛矿结构出现A阳离子的缺失,也就是畸变的ABO3形式钙钛矿结构。通常情况下以WO3-x(X=0~1)形式来表示其结构,不难看出WO3晶体中存在不同的氧缺位。由于晶体中存在氧缺位,并且一般情况下难以确定具体的X值,导致了 WO3-X晶体结构的复杂性[1]。影响 WO3结构的主要因素之一是温度。根据Toshikazu等的研究,发现在-40~740℃的范围内,WO3至少进行了5次晶体结构的转变。在低温条件下,WO3晶体结构为单斜及三斜晶型。伴随着温度的升高,将出现单斜晶型,正交及正方晶型。其他2个四方晶型将在900℃以上出现。不同的晶型给WO3半导体材料带来了不同的光催化性能。在不同晶型中,找到最佳的光催化性能条件一直是科研工作者的追求。

目前,纳米半导体材料作为光催化剂,用于光解水已得到了比较好的效果,TiO2由于具有较高的催化活性和稳定性,是研究较多的一种光催化材料,但是TiO2禁带宽度大(~3.2 eV),只能被波长较短的紫外光激发,其光转化效率很低(~4%)。三氧化钨(WO3)是一种间接带隙跃迁的半导体材料,与TiO2相比较,WO3的禁带宽度较窄(2.5~3.0 eV),相应的吸收波长为410 ~500 nm,在可见光区具有良好的光电响应性能。近年来,引起了世界上相关研究小组的关注,已被用于电致变色器件、光致变色器件、气敏传感器以及光催化等领域的研究[2-3]。……

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