三氧化鎢納米顆粒的制備與表征

1、文本0與表征檢測報告單148:ADBD2008R_ADBD2013R_檢測文獻張志東-三氧化鎢納米顆粒的張志東作者檢測范圍中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)總庫中國博士中國重要會議全文數(shù)據(jù)庫/中國優(yōu)秀全文數(shù)據(jù)庫全文數(shù)據(jù)庫中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫中國專利全文數(shù)據(jù)庫大學(xué)生互聯(lián)網(wǎng)比對庫英文數(shù)據(jù)庫(涵蓋期刊、博碩、會議的英文數(shù)據(jù)以及德國Springer、英國Taylor&Francis臺學(xué)術(shù)文獻庫期刊數(shù)據(jù)庫等)優(yōu)先文獻庫個人比對庫1900-01-01至2013-05-24時間范圍:檢測時間:2013-05-2410:10:47- 1 -張志東-三氧化鎢納米顆粒的與表征_第1部分總文字比：6.6%（167）總字數(shù)：

2、25411·納米氧化鋅在水中的分散行為及其應(yīng)用6.4%酒金婷,李春霞,王彩鳳,王柏華,李立平 - 印染- 2002-01-20是否引證：否2·納米氧化鋅表面改性及應(yīng)用研究1.9%閔惠玲,黃雅婷,王黎明 - 印染- 2004-08-30是否引證：否3·天然彩色棉抗紫外線處理的研究1.6%高敏君(導(dǎo)師：顧肇文) - 東華大學(xué)- 2003-12-01是否引證：否4·納米氧化鋅的性質(zhì)和用途1.4%李秀梅 - 通化師范學(xué)院學(xué)報- 2004-04-20是否引證：否5·納米氧化鋅的應(yīng)用綜述1.4%楊鳳霞;劉其麗;畢磊; - 化工- 2006-02-28是否引

3、證：否摘要納米ZnO是粒徑介于1100nm之間的白色粉末狀無機高功能精細材料。納米氧化鋅因為其特有的本性具有優(yōu)于普通氧化鋅的性質(zhì)，近年來，納米材料因其獨特的物理化學(xué)作用而被廣為重視，井逐步應(yīng)用于各個領(lǐng)域，比如熒光性，壓電性，非遷移性，散射個吸收紫外線的能力。本次畢業(yè)設(shè)計做的是納米氧化鋅在水中分散行為的以首先是要納米氧化鋅。納米氧化鋅的有很多方法，經(jīng)過對比，目前我們選用尿素和硝酸鋅溶液混合，抽濾，干燥，煅燒的均勻分散法來納米氧化鋅。其次，納米氧化鋅有其獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，尤其是濕態(tài)納米氧化鋅，濕態(tài)的極易發(fā)生團聚，因此必須用兩種方法來減少團聚，第一是對納米氧化鋅進行表面改性處理，第二是在分散的懸浮

4、液中加入合適的分散劑。本次實驗我們采用第二種方法來得到團聚較少分散良好的納米氧化鋅微乳液。納米級的粉體顆粒,由于其巨大的表面能,導(dǎo)致顆粒很容易團聚在一起。根據(jù)納米ZnO的性能，選擇了不同類型的分散劑，在水中地獲得了分散性良好的納米ZnO微乳液。： 納米氧化鋅 ；均勻分散法 ；分散劑總文字比：14.8%( 表格 )( 觀點 )去除：6.7%去除本人：14.8%重合字數(shù)：1870文獻總字數(shù)：12596總段落數(shù)： 4 疑似段落數(shù)： 3 疑似段落最大重合字數(shù)： 1496 前部重合字數(shù)： 1663 后部重合字數(shù)： 207 疑似段落最小重復(fù)字數(shù)： 167 6.6%（167）張志東-三氧化鎢納米顆粒的與表征

5、_第1部分（總2541字）37%（1496）張志東-三氧化鎢納米顆粒的與表征_第2部分（總4048字）0%（0）張志東-三氧化鎢納米顆粒的與表征_第3部分（總3193字）7.4%（207）張志東-三氧化鎢納米顆粒的與表征_第4部分（總2814字）( 注釋：無問題部分文字比部分部分 ）2013屆畢業(yè)生題目: 三氧化鎢納米顆粒的與表征院系名稱： 材料學(xué)院專業(yè)班級： 材料F0903學(xué)生張志東學(xué)號： 200946920323指導(dǎo)教師： 劉世凱教師： 副教授2013 年 5 月 25 日摘要本文采用了超聲-化學(xué)沉淀備三氧化鎢納米顆粒，研究方法概括如下：把適量鎢酸鈉溶液和無水乙醇在超聲條件下混合，加入少量

6、聚乙二醇和CTAB，混合均勻后再劇烈攪拌下滴加鹽酸，直到產(chǎn)生沉淀不消失停止滴加，測pH，繼續(xù)滴加鹽酸至一定的pH，停止滴加，靜置，沖洗，固液分離，干燥，灼燒，研磨得到樣品。本次研究通過改變試驗方案中的工藝參數(shù)，分別設(shè)置三個變量進行試驗比較，鎢酸鈉溶液和無水乙醇的體積比（分別為1:0,2:1,1:1和1:2）、pH值（取1,3,5）、灼燒溫度（450，550，650）等，出不同的三氧化鎢納米顆粒，然后對同一變量所得樣品用場發(fā)射掃描電鏡(FESEM）表征試樣的形貌特征，利用X射線衍射儀（XRD)分析試樣的晶體結(jié)構(gòu)，分別分析得出鎢酸鈉溶液和無水乙醇體積比，pH及灼傷溫度這些對三氧化鎢納米顆粒有影響因

7、素所需取的最合適的數(shù)值。： 三氧化鎢納米顆粒超聲-化學(xué)沉淀表征TitlePreparation and characterization of tungsten oxide nanoparticlesAbstractThe preparation of WO3 nanoparticles is by ultrasonic chemical precipitation in this paper, research methods are as follows:The appropriate amountcondition, add a small dropwise with vigorouso

8、f sodiumamount of stirring,tungstate solution and anhydrous ethanol is mixed under ultrasonicpolyethylenethe dropwiseglycol and CTAB, mixing and then hydrochloric was added until precipitation does not disappear, measured pH,to a certain pH, to stop the dropwise addition, wascontinue hydrochloric ac

9、id was added dropwiseallowed to stand, study by changingcomparing, sodiumwashing, solid-liquid separation, drying,burning, grinding to obtain a sample. Thisthe process parameters in the pilot program, set up to three variables trialstungstate solution and anhydrous ethanolin a volume ratio (1:0,2:1,

10、1:1and1:2), the preparation of a type of tungsten trioxidehandy emission scanning electron microscopypH(1,3,5), the ignition nanoparticles, then the(FESEM) to characterizetemperature (450, 550, 650),same variables obtained samples inthe morphology of the sample, X-ray diffraction (XRD) analysis ofth

11、e crystaland burnsstructure of the sample, sodium tungstate solution and anhydrous ethanol volume ratio, pHtemperature required to take the most suitable for the numerical value of the influentialfactors ofthenanoparticles of tungsten trioxide were analyzed.Keywordstungsten chemical precipitationcha

12、racterization目錄 1引言11.1納米三氧化鎢的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1trioxidenanoparticlesultrasound-1.2納米三氧化鎢的方法21.2.1 溶膠-凝膠法21.2.2 濺射法31.2.3 真空蒸發(fā)法31.2.4 模板法31.2.5 水熱法31.2.6 沉淀法41.3 納米三氧化鎢的應(yīng)用41.4 本課題的研究內(nèi)容52三氧化鎢納米顆粒的62.1 實驗原理62.2 試驗所需試劑及儀器62.3 工藝流程62.4 不同條件的試驗方案82.4.1 不同Na2WO4溶液和無水乙醇體積比對產(chǎn)物的影響試驗82.4.2 不同pH值對產(chǎn)物的影響試驗82.4.3 不同煅燒溫度對產(chǎn)物的影

13、響試驗9- 2 - 3 -張志東-三氧化鎢納米顆粒的與表征_第2部分總文字比：37%（1496）總字數(shù)：40481·納米氧化鎢薄膜的方法及其性質(zhì)研究10.3%張青龍;吳國友;朱華;沈毅; - 無機鹽工業(yè)- 2006-01-10是否引證：是2·納米三氧化鎢的化學(xué)備技術(shù)及研究現(xiàn)狀8.4%傅小明; - 中國鎢業(yè)- 2010-08-26是否引證：是3·納米WO_3的結(jié)構(gòu)、及應(yīng)用前景6.1%王醒東;鄭華均;鐘金環(huán);鄭正德; - 化工新型材料- 2009-02-15是否引證：否4·納米WO_3薄膜的方法及性質(zhì)研究4.4%吳國友;沈毅; - 山東陶瓷- 2005-10

14、-30是否引證：否5·三氧化鎢薄膜材料的現(xiàn)狀及研究趨勢4.3%唐一科,徐艷,許靜,韋立凡 - 重慶科技學(xué)院學(xué)報- 2005-03-30是否引證：否6·一維WO_3納米結(jié)構(gòu)研究的綜述4.2%曹元媛;劉友文;沈毅; - 陶瓷學(xué)報- 2010-12-15是否引證：否7·納米WO_3薄膜的方法及其性質(zhì)研究3.6%吳國友,張青龍,沈毅,李真 - 中國鉬業(yè)- 2005-08-30是否引證：否8·超細三氧化鎢粉體的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景3.3%喻曉劍;彭志宏; - 金屬材料與冶金工程- 2011-06-30是否引證：是9·納米WO_3薄膜材料的及摻雜改性研究2.

15、6%吳國友,沈毅,張青龍,朱華 - 中國鎢業(yè)- 2005-10-30是否引證：否10·水熱備微納結(jié)構(gòu)氧化鎢2.5%高小青;饒雪輝;王吉德;肖峰;宿新泰; - 化學(xué)進展- 2013-01-24是否引證：是11·水熱備高活性TiO_2光催化劑的研究進展2.4%任成軍,鐘本和,周大利,劉恒,李大成,龔家竹 - 稀有金屬- 2004-10-30是否引證：否12·溶膠凝膠備WO_3氣致變色薄膜1.9%莊琳,徐雪青,沈輝,盧志堅 - 光學(xué)儀器- 2001-12-30是否引證：否13·溶膠-凝膠備納米WO_3氣致變色材料1.9%丁進月;鐘良;張淑媛;馬志; - 化學(xué)進

16、展- 2009-06-24是否引證：否14·WO_3納米薄膜的與氣致變色特性研究1.1%吳廣明,杜開放,陳寧,沈軍,周斌 - 功能材料- 2003-12-25是否引證：否15·化學(xué)備ZrO_2超細粉體0.9%唐志陽 - 佛山陶瓷- 2004-04-30是否引證：否第章引言存在雷同的重要部分:- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -剽竊文字表述1. 進行表面改性處理，第二是在分散的懸浮液中加入合適的分散劑。本次實驗我們采用第二種方法2. 納米氧化鋅

17、微乳液。納米級的粉體顆粒,由于其巨大的表面能,導(dǎo)致顆粒很容易團聚在一起。根據(jù)納米ZnO的性能，選擇了不同類型的分散劑，在水中地獲得了分散性良好的納米ZnO微乳液。2.5 三氧化鎢納米顆粒的表征102.6 光催化性能檢測的試驗103試驗結(jié)果與討論113.1 FESEM檢測113.2 XRD檢測133.3 TEM檢測143.4 熱重分析結(jié)果153.5 光催化結(jié)果與討論15結(jié)論16致謝17參考文獻18- 4 -三氧化鎢(WO3 )納米晶體是一種具有正交、單斜、立方、六方等多種對稱性結(jié)構(gòu)的n型半導(dǎo)體材料，在許多方面都具有良好的特性，如光催化、微波吸收、電(熱或光)致變色等方面有很大的運用1-2。而WO

18、3所具有的光致變色現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)后，三氧化鎢在信息顯示器件、高敏度光材料及變色等方面經(jīng)過深入研究已經(jīng)有了廣闊的應(yīng)用3，結(jié)構(gòu)及光致變色性能等也已然成為國內(nèi)外的研究熱點。自二十世紀八十年代以來，納米科技迅速發(fā)展，人們在實驗中發(fā)現(xiàn)了一些材料的顆粒粒徑達到納米級別時，能夠表現(xiàn)出不同的性能，非常適用于高端領(lǐng)域4。納米WO3具有巨大的比表面積，其體積效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)顯著，使得它可作為太陽能吸收材料、隱形材料、催化劑材料以及NOx、H2S、NH3、H2等的氣敏材料等5。目前對WO3的研究主要集中在粉體與薄膜的、變色與傳感性能、結(jié)構(gòu)與電學(xué)性能的關(guān)系以及特殊形貌WO3材料如納米管、納米棒、

19、納米線和納米帶等的方面。六方相WO3納米帶的，人們不僅研究了不同無機鹽對六方相WO3形貌的影響，而且也簡單分析了影響的可能機理6。本次畢業(yè)設(shè)計我們選用超聲化學(xué)沉淀法來納米三氧化鎢，由于是在超聲條件下，這種方備的納米三氧化鎢粒度更均勻，而且顆粒比較小，粒徑范圍小，比用其他方備的效果好，而且比較節(jié)省能量。1.1 納米三氧化鎢的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) WO3是鎢的最高價氧化物，嚴格滿足化學(xué)計量比的化鎢是無色透明的絕緣體，禁帶寬度約為2.63.2eV7。氧化鎢并不嚴格滿足化學(xué)計量比，以WOx (或WO1-x ) 的形式表示。晶態(tài)WOx的結(jié)構(gòu)為三維有序網(wǎng)狀形態(tài)，能夠架起廣闊的通道，正八面體之間的空隙為四邊形通道，其

20、中W-O-W共線；而非晶態(tài)WOx的晶格結(jié)構(gòu)為三維無序的網(wǎng)狀形態(tài)，除了有四邊形通道外，還有三邊形和五邊形的形態(tài)。結(jié)果形成了多邊形通道，有利于氣體的吸附或金屬離子的快速傳輸2。經(jīng)過研究，我們知道非晶態(tài)的WOx比晶態(tài)的WOx 具有更好的變色、氣敏等特性。1.2 納米三氧化鎢的 方法自從上世紀80年代人們發(fā)現(xiàn)納米材料的特殊性質(zhì)以后，就對納米材料表現(xiàn)出了非常大的 。從納米材料的 原子水平出發(fā)，來研究其宏觀的物理化學(xué)性能，并使之為人們更廣泛的工作生活進行服務(wù)。比如航天材料，隱形材料以及防輻射服等。納米三氧化鎢由于具有光催化性能、隱形特性，電致變色、氣致變色、光致變色、氣敏、超導(dǎo)等諸多特性受到了廣泛和深入的

21、研究。納米WO3的主要是結(jié)晶過程，分為兩個步驟：產(chǎn)生微觀的晶粒作為結(jié)晶的，然后是晶核長大，成為宏觀的晶體。因此依據(jù)晶體成核理論，超細氧化鎢方法根據(jù)反應(yīng)特性可以分為物理法、化學(xué)法（液相法）和綜合法三類8，如活性濺射法、氣體沉積法、陽極電鍍法、水熱法、高真空熱蒸鍍法、溶膠-凝膠法等。接下來我們介紹其中的幾種方法，從中選定的實驗方案。1.2. 溶膠-凝膠法溶膠-凝膠法十九世紀就已經(jīng)開始使用，現(xiàn)在常用于各種納米材料的，是一種技術(shù)比較成方法，通過 成膠溫度、產(chǎn)物相分及產(chǎn)物粒徑，得到粒度小、分布窄、純度高的粉體。傳統(tǒng)的溶膠-凝膠法大部分采用溫度、pH值或者加入少量表面活性劑等，得到粉體粒度的效果；后來經(jīng)過

22、研究發(fā)現(xiàn)增加反應(yīng)介質(zhì)的粘度，也可以達到納米WO3粉體的粒度的效果，在梭甲基素（CMC）水解液中，鎢酸鈉作為前驅(qū)體與鹽酸反應(yīng)生成鎢酸的凝膠，經(jīng)過沉淀、過濾、干燥，然后置于馬弗爐中在600鍛燒去除結(jié)晶水，制得粒徑為2030nm之間的WO3納米顆粒；相比較，傳統(tǒng)的溶膠-凝膠法首先鎢酸凝膠，然后過濾、干燥，在600的溫度下鍛燒去除結(jié)晶水制得粒徑為70120nm的WO3納米顆粒。比較兩者的結(jié)果，CMC使水解液的粘度增大，膠體粒子的生長速度受到抑制，所以用改進后的方法可以制得更小的納米粒子9。溶膠-凝膠工藝所需設(shè)備簡單，可以通過調(diào)節(jié)攪拌時間、溶液pH或熱處理溫度等工藝參數(shù)來有效薄膜組成和微觀結(jié)構(gòu)。但用離子

23、交換得的溶膠不穩(wěn)定，易短時間內(nèi)形成凝膠，難以涂膜時間，未交換完全的金屬離子對薄膜性能有影響，穩(wěn)定性不易，易于形成一種非溶膠性沉淀10，而且其所需原料的成本比較高，從而在一定程度上限制了該法的應(yīng)用。1.2.2濺射法濺射法屬于物理氣相沉積的一種。磁控濺射技術(shù)由于具有沉積速度較高、工作氣體較特點，成為應(yīng)用最廣泛的一種濺射沉積法11。Washizu等10在總壓為550m Torr 、基底溫度從室溫到500的條件下用射頻磁控濺射法了厚度為300800nm的WO3薄膜。研究表明，該方得薄膜的粒徑和密度與基底溫度、濺射總壓關(guān)系較為密切，光學(xué)特性與薄膜中氧空位有很大的關(guān)系。濺射 備薄膜具有成膜速度快，成品純度

24、高，密度高以及良好的結(jié)合性和強度等優(yōu)點，可通過 氣氛的 和溫度來制得高性能三氧化鎢納米薄膜，但是工藝技術(shù)比較復(fù)雜、生產(chǎn)成本高、可能造成基體的損傷，因此限制了濺射法的大范圍推廣。1.2.3真空蒸發(fā)法E O zkan12以純度為99. 99%的鎢粉作為蒸發(fā)物質(zhì)，抽真空至6001000Pa，通過熱蒸發(fā)法，用石英厚度監(jiān)測儀和速度器把蒸發(fā)速度在0.4nm/s，所出來WO3電致變色薄膜樣品的厚度約為500nm，分別置于350，385，390，400，450下對變色薄膜進行熱處理，試驗結(jié)果分析表明，在390時WO3薄膜開始由非晶態(tài)向晶體發(fā)生變化，而完全轉(zhuǎn)變?yōu)榫w結(jié)構(gòu)的溫度大致為450。蒸發(fā)法的優(yōu)點：沉積速度

25、比較快，真空度非常高，可以通過- 5 -張志東-三氧化鎢納米顆粒的與表征_第3部分總文字比：0%（0）總字數(shù)：3193第2章三氧化鎢納米顆粒的2.1實驗原理利用鎢酸鈉 Na2WO4溶液與無水乙醇混合，加入少量十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）和聚乙二醇，混合均勻，然后緩慢加入鹽酸HCl，反應(yīng)生成白色沉淀，繼續(xù)攪拌消失，繼續(xù)滴加直至沉淀不再消失停止滴加，然后測定pH值，繼續(xù)滴加鹽酸調(diào)整到適宜的pH值，再通過固液分離，干燥，灼燒過程 得到三氧化鎢納米顆粒。2.2試驗所需試劑及儀器主要試劑：鎢酸鈉 Na2WO4·2H2O，鹽酸 HCl（12mol/L），無水乙醇 C2H5OH ，聚乙二醇HO

26、(CH2CH2O)nH（n=400），十六烷基三甲基溴化銨 CH3(CH2)15N(CH3)3Br（簡稱CTAB），蒸餾水。主要儀器：電子天平，燒杯，坩堝， 棒，移液管，容量瓶，磁力攪拌器，超聲波 機，離心機，干燥箱，馬弗爐，可見紫外分光光度計。溫度和氣氛得到合適的顆粒，制得的薄膜純度高。但是該備過程相對復(fù)雜，成本高，不適宜大面積薄膜，因此同樣沒能得到推廣應(yīng)用。1.2.4模板法趙燕等人13以陽極氧化鋁(AAO)為模板，通過恒定電勢共沉積的方備了Pt-WO3納米線陣列。該WO3納米線呈直立狀態(tài)，直徑約為30nm。模板作的WO3納米線具有很大的比表面積，非常適用于有機小的電催化氧化。1.2.5水熱

27、法水熱法也稱熱液法，是指在密閉的高壓釜中，用水或作為反應(yīng)介質(zhì)，在溫度>100和>0.1MPa的熱壓條件下，進行水熱晶體生長、水熱(或水熱反應(yīng)、水熱沉淀)、水熱晶化、水熱分解、水熱氧化、水熱處理和水熱燒結(jié)的法14。2009年，Le Houx N等15以WCl6和芐醇為主要試驗試劑，使用微波加熱和電阻式加熱這兩種加熱方式，經(jīng)溶劑熱反應(yīng)及高溫煅燒后得到WO3納米顆粒。實驗結(jié)果表明，經(jīng)微波加熱方式制得的產(chǎn)物粒徑較小，平均直徑為6 nm，比表面積為140 m2·g -1。在水熱法的基礎(chǔ)上，將水換成，利用在體系下設(shè)計新的反應(yīng)來材料的方法稱為溶劑熱技術(shù)14。1.2.6沉淀法沉淀法分為共

28、沉淀法，化學(xué)沉淀法。牛新書等17用共沉淀法，按一定的比例取1mol/L的Na2WO4溶液和Na2SnO4溶液，混合均勻后緩慢滴加到沸騰的稀硫酸溶液中，滴加過程中需要劇烈攪拌，反應(yīng)結(jié)束后的沉淀經(jīng)靜置、洗滌、離心、烘干、煅燒，最后得到氣敏SnO2-WO3混合粉體材料。同時通過他們的研究，得出添加適量的SnO2能夠抑制WO3晶粒的生長，并提高了其氣體敏感度，當摻入百分之五的SnO2時可以達到最佳效果，這個級別可以達到氣體的選擇性檢測的效果。J.Tamaki等18采用化學(xué)沉淀法，以(NH4)10W12O4·5H2O為原料，首先H2WO4，脫水、鍛燒制得WO3陶瓷粉體，在300600的溫度下進

29、行處理，得到的粒徑為1657nm的WO3納米顆粒，該方得的納米粒徑更為均勻。通過了解了以上幾種 三氧化鎢納米材料的方法，對比以上各種方法在可操作性，得到的顆粒大小，粒度范圍均勻性和成本等方面以后，我們決定采用改進后的化學(xué)沉淀法，在部分試驗中引入超聲波，在超聲波條件下 納米三氧化鎢材料。1.3 納米三氧化鎢的應(yīng)用納米材料的研發(fā)和應(yīng)用目前在國內(nèi)外已經(jīng)受到了廣泛的重視，納米三氧化鎢由于其多種特性，在許多場合都有重要作用。通過查閱文獻，我對納米三氧化鎢的應(yīng)用有一定的了解，它是一種優(yōu)異的半導(dǎo)體功能材料，其應(yīng)用領(lǐng)域比較廣泛。納米三氧化鎢具有良好的光催化性能，可以在可見光的催化下分解水和降解有機污染物19，

30、能夠為能源和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻，光催化性能的研究是目前對納米三氧化鎢性能研究的一個重點特性；納米三氧化鎢是一種高靈敏度的氣敏材料，氣致變色現(xiàn)象是指材料在與反應(yīng)氣體接觸后，發(fā)生可逆反應(yīng)而產(chǎn)生對一定波長光波吸收的顯色效應(yīng)20，WO3對部分氣體比較敏感，如氨氣，氮的氧化物，CO，瓦斯等，能夠在人們?nèi)粘Ｊ褂眠@些氣體起到安全警示作用，保障人身安全；納米三氧化鎢是一種典型的光致、電致變色的無機材料，在光或電場作用下具有很高的變色效率，可用于光學(xué)和圖像和電致變色器件；而作為過渡金屬氧化物，納米三氧化鎢能夠非常好的吸收電磁波，可以用于隱形材料和太陽能轉(zhuǎn)換材料等尖端科技領(lǐng)域材料的制造；單晶三氧化鎢在超導(dǎo)方

31、向也展現(xiàn)出了一定的應(yīng)用前景?？傊?，研究納米三氧化鎢不僅可以為人們的日常生活提供方便，也推動了高端領(lǐng)域的發(fā)展。1.4本課題的研究內(nèi)容本課題以鎢酸鈉 Na2WO4·2H2O，無水乙醇和鹽酸 HCl為主要原料，采用超聲-化學(xué)沉淀法在不同的試驗條件下三氧化鎢納米顆粒。由此，本次主要的研究工作為研究不同條件下對三氧化鎢納米顆粒的影響，并對不同試驗條件下的得到的反應(yīng)產(chǎn)物進行晶體組分測定，表征納米WO3的形貌，粒徑及粒度分布，光催化性能檢測等。2.3工藝流程三氧化鎢納米顆粒的工藝流程圖如圖3.1所示，將鎢酸鈉（Na2WO4·2H2O）和濃鹽酸配置成一定濃度的水溶液。以鎢酸鈉水溶液為母液，

32、在超聲條件下加入一定量的無水乙醇，混合均勻，然后加入少量十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）和聚乙二醇，攪拌均勻，然后在強烈攪拌下緩慢滴加鹽酸，隨即產(chǎn)生白色沉淀，伴隨著攪拌，沉淀消失，繼續(xù)滴加直至沉淀不再消失停止添加測量pH值，繼續(xù)滴加調(diào)整至適宜的pH值，將沉淀與液相分離，離心，在80干燥5小時，再經(jīng)過一定溫度燒灼，再研磨即得到了三氧化鎢納米晶體。整個過程的順序和參數(shù)為，盡量在避光條件下進行：（1）用容量瓶配置0.1mol/L的鎢酸鈉 Na2WO4溶液和1mol/L的HCl溶液各500ml；（2）取一只燒杯，量取30ml的0.1mol/L的Na2WO4溶液置于燒杯中，然后將一定體積的無水乙醇在超聲

33、條件下緩慢加入；（3）向混合液體系中加入0.1%質(zhì)量分數(shù)的十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）和聚乙二醇，攪拌使溶液混合均勻； Na2WO4溶液無水乙醇超聲條件 Na2WO4和無水乙醇混合液 CTAB和聚乙二醇攪拌混合均勻HCl溶液強烈攪拌下白色沉淀靜置離心洗滌分離干燥灼燒研磨三氧化鎢納米顆粒圖2.1三氧化鎢納米顆粒工藝流程圖（4）在強烈攪拌的條件下緩慢加入1mol/L的HCl溶液，隨即產(chǎn)生白色沉淀，伴隨著攪拌，沉淀消失，繼續(xù)滴加直至沉淀不再消失停止添加測量pH值，繼續(xù)滴加調(diào)整至適宜的pH值；（5）將上述溶液置于超聲條件下10分鐘，然后用保鮮膜密封置于條件下沉降3小時，然后離心，將產(chǎn)物刮出用蒸餾水

34、沖洗，之后按此過程重復(fù)三次，最后將離心產(chǎn)物刮出用無水乙醇沖洗一次再離心，最后將離心產(chǎn)物刮出至表面皿中，然后放到干燥箱中于80干燥5小時；（6）將干燥所得產(chǎn)物置于馬弗爐中在一定溫度下煅燒3小時進行晶化處理，得到樣品，將樣品研磨后收集至樣品袋，貼上并避光保存。2.4不同條件的試驗方案試驗過程中，不同的Na2WO4溶液和無水乙醇體積比、不同的pH值和不同的灼燒溫度都會對的三氧化鎢納米顆粒的晶型和顆粒等產(chǎn)生影響，因此，分別把以上三個因素當成變量來設(shè)計試驗。2.4.1不同Na2WO4溶液和無水乙醇體積比對產(chǎn)物的影響試驗取4只燒杯，分別標號1，2，3，4，分別量取30ml的0.1mol/L的Na2WO4溶

35、液置于燒杯中，然后在超聲條件下分別緩慢加入0ml，15ml，30ml，60ml無水乙醇；其他步驟按照上述試驗步驟進行，得到四組樣品，收集至樣品袋，貼上，分別標號a,b,c,d，保存待檢測。繪制的表格如表3.1。表2.1 不同Na2WO4溶液和無水乙醇體積比的試驗方案試驗組別 Na2WO4溶液和無水乙醇體積比 pH值煅燒溫度樣品編號12341:02:11:11:21111550550550550a b cd2.4.2不同pH值對產(chǎn)物的影響試驗取3只燒杯，分別標號1，2，3，分別量取30ml的0.1mol/L的Na2WO4溶液置于燒杯中，然后在超聲條件下分別緩慢加入30ml無水乙醇；向混合液體系中

36、加入0.1%質(zhì)量分數(shù)的十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）和聚乙二醇，攪拌使溶液混合均勻，在強烈攪拌的條件下緩慢加入1mol/L的HCl溶液，隨即產(chǎn)生白色沉淀，伴隨著攪拌，沉淀消失，繼續(xù)滴加直至沉淀不再消失停止添加測量pH值，分別繼續(xù)滴加調(diào)整pH值至3，2，1，再按照上述試驗步驟進行，得到三組樣品，收集至樣品袋，貼上，分別標號e,f,g，保存待檢測。繪制的表格如表3.2。表3.2 不同pH的試驗方案試驗組別 Na2WO4溶液和無水乙醇體積比 pH值煅燒溫度樣品編號- 6 - 7 -張志東-三氧化鎢納米顆粒的與表征_第4部分總文字比：7.4%（207）總字數(shù)：28141·超聲-化學(xué)沉淀備W

37、O_3納米顆粒研究7.4%劉世凱;楊海濱;武存喜;李享; - 中國鎢業(yè)- 2006-02-28是否引證：否第3章試驗結(jié)果與討論通過以上試驗，分觀察不同試驗條件下所得到的樣品，通過肉眼觀察在不同的鎢酸鈉溶液和無水乙醇體積比的條件下所的樣品，樣品都呈淡黃色粉末狀，沒有結(jié)塊現(xiàn)象，可以看出體積比越小，粉末越均勻，而2:1時產(chǎn)量最低，綜合產(chǎn)率和樣品表象，體積比為1:1時為最優(yōu)狀態(tài)；比較不同pH所的樣品，樣品都呈現(xiàn)淡黃色粉末狀態(tài)，顏色比較接近，粉末顆粒隨著pH的減小而減小，產(chǎn)量相差不大，綜合考慮選取pH為1時所制樣品最為適宜。這是我用肉眼觀察到所樣品的外在表現(xiàn)。而在試驗過程中，偶爾出來的樣品不是淡黃色，發(fā)

38、，可能是受到光照影響或在灼燒是受到其他氣體的干擾。進一步我們需要通過掃描電鏡，X光檢測對所的樣品進行表征，從微觀結(jié)構(gòu)來分析不同條件所的樣品的影響，從而根據(jù)宏觀和微觀方面的分析得到三氧化鎢納米材料的最優(yōu)試驗條件（鎢酸鈉溶液和無水乙醇體積比、 pH）。然后再對最優(yōu)試驗條件下所的樣品進行XRD表征，來觀測所的樣品的組分，再對未進行熱處理的樣品進行熱重分析試驗，得到WO3晶型轉(zhuǎn)變溫度。最后對不同Na2WO4溶液和無水乙醇體積比所的WO3進行光催化試驗，根據(jù)試驗結(jié)果來分析光催化的效果強弱。3.1 FESEM檢測1 1:1 5 550 e2 1:1 3 550 f3 1:1 1 550 g2.4.3不同煅

39、燒溫度對產(chǎn)物的影響試驗取3只燒杯，分別標號1，2，3，分別量取30ml的0.1mol/L的Na2WO4溶液置于燒杯中，接下來按照上述步驟繼續(xù)進行，干燥后，將干燥所得產(chǎn)物置于馬弗爐中分別在450，550，650煅燒3小時進行晶化處理，得到三組樣品；研磨后收集至樣品袋，貼上，分別標號a、b、 c和d，保存待檢測。繪制的表格如表3.3。表3.3 不同煅燒溫度的試驗方案試驗組別 Na2WO4溶液和無水乙醇體積比 pH值煅燒溫度樣品編號1 1:1 1 450 h2 1:1 1 550 m3 1:1 1 650 n2.5三氧化鎢納米顆粒的表征取Na2WO4溶液和無水乙醇體積比為1:1，pH=1的未進行晶化

40、處理的樣品進行熱重分析；對Na2WO4溶液和無水乙醇體積比為1:1，pH=1，550晶化處理三小時的樣品進行XRD檢測，對不同Na2WO4溶液和無水乙醇體積比和不同pH的樣品進行RESEM檢測。2.6光催化性能的檢測試驗甲基橙屬于偶氮類化合物，作為在工程中廣泛使用，由于其結(jié)構(gòu)性質(zhì)相對穩(wěn)定、難于降解，因而成為重要的工業(yè)污染物之一。如何實現(xiàn)其低成本、高效降解成為包括光催化在內(nèi)的眾多領(lǐng)域的研究熱點。首先配置0.01g/L的亞甲基藍溶液，避光保存；從上述所做樣品中選出Na2WO4溶液和無水乙醇體積比分別為2:1，1:1和1:2的樣品，各稱取 0.05g，分別置于3個50ml的燒杯中，并標記避光保存，首

41、先取出2：1的燒杯，加入100ml配置好的亞甲基藍溶液，攪拌均勻，放入我們制作的光催化實驗暗箱中，取樣10ml，標號1；繼續(xù)用磁力攪拌器攪拌，打開紫外光，照射30分鐘，取樣10ml，標號2；到45分鐘再取樣10ml，標號3；然后到60分鐘再取樣一次，標號4；最后到75分鐘再取樣一次，標號5。依照上述步驟重復(fù)1:1和1:2的樣品，分別得到樣品的標號為6、7、8、9、10和11、12、13、14、15。甲基橙水溶液的吸光度在可見紫外分光光度計上進定。光催化劑對甲基橙的降解效果用降解率D來表示，即光催化反應(yīng)一段時間后甲基橙溶液的分解百分比；如果一段時間反應(yīng)后甲基橙溶液濃度降低為c，光照前（初始）濃度

42、為c0，D=cc0×100。由于吸光度A大小與溶液濃度成長比，所以可以用溶液的吸光度來代替溶液濃度來計算降解率，也即降解率可用下式來計算：D= (A0 ?A)/A0 ×100%，其中：D代表降解程度，A0為甲基橙的初始吸光度，A光照反應(yīng)一段時間后溶液的吸光度。用可見紫外分光光度計在300800nm波長范圍內(nèi)對亞甲基藍溶液進行光譜測定，確定其最大吸收波長為664nm。采用光譜掃描模式為快掃，光譜帶寬為1nm。- 8 -首先來分析不同鎢酸鈉溶液與無水乙醇體積比的FE-SEM，如圖4.2從圖中我們可以看出，鎢酸鈉溶液與無水乙醇體積比為1:0和1:1時，圖中a和b，晶體顆粒粒徑比較

43、大，包含晶型種類比較多，且粒徑不均勻；當鎢酸鈉溶液與無水乙醇體積比為1:1時，圖中c，晶體顆粒明顯減小，晶型種類也趨于平均，晶體顆粒粒徑比較均勻，當鎢酸鈉溶液與無水乙醇體積比為1:2時，圖中d，晶體顆粒又展示出比較明顯的減小，粒徑相對較均勻。由此得出結(jié)論：當鎢酸鈉溶液與無水乙醇混合液中無水乙醇所占體積比越多時，同樣條件下所的三氧化鎢納米顆粒晶體顆粒越細，晶型也趨于平均。再綜合考慮不同體積比所樣品的產(chǎn)率，我們選取鎢酸鈉和無水乙醇體積比為1:1時為最佳。. . .圖3.1 不同鎢酸鈉溶液與無水乙醇體積比的FE-SEM： a. 鎢酸鈉溶液與無水乙醇體積比1:0；b.鎢酸鈉溶液與無水乙醇體積比2:1；

44、c. 鎢酸鈉溶液與無水乙醇體積比1:1；d. 鎢酸鈉溶液與無水乙醇體積比1:2接著來分析不同pH的FE-SEM，如圖4.3。觀察圖4.3不同pH納米三氧化鎢的FE-SEM，其他試驗條件相同，當pH=5時，圖中a，晶體顆粒比較大，晶體邊緣模糊，晶型不均勻，粒徑比較大，當pH=3時，圖中b晶體顆粒減小，晶型種類相對較少，比較均勻，而pH=1的時候，圖中c，晶體顆粒又展現(xiàn)出了一定的減小，晶體邊緣清晰，分布均勻，晶型也比較平均，粒徑較小。因此我們得. .3.2 不同pH的FE-SEM： a. pH=5；b. pH=3；c. pH=1到結(jié)論： 不同pH對納米三氧化鎢的晶型有影響，pH越小，晶體顆粒越小，

45、粒徑小，晶體分布越均勻，晶型也較為平均穩(wěn)定，綜合宏觀現(xiàn)象，我們選定pH=1時為最佳試驗條件。3.2 XRD檢測.圖3.3 所產(chǎn)物經(jīng)550°C熱處理3h后的XRD譜圖經(jīng)過FESEM表征及分析，我們知道在鎢酸鈉溶液和無水乙醇體積比為1:1、pH=1、灼燒溫度為550時的試驗條件最優(yōu)，因此區(qū)該試驗條件的樣品進行XRD檢測。所制得產(chǎn)物為淡黃色粉末，XRD 和EDX 分析均表明該產(chǎn)物為WO3。，圖3.3為所產(chǎn)物經(jīng)550°C熱處理后的XRD譜圖（測試步長：0.02，2范圍：1080°）。由圖可知，圖中衍射角2為23.15°、23.6°、24.35°

46、;、33.3°、34.15°、49.9°和55.95°的主要衍射峰分別對應(yīng)于單斜晶系WO3 的（002），（020），（200），（120），（112），（022）和（202）晶面的衍射（JCPDS43-1035），晶格常數(shù)a=0.7296 nm，b=0.75394 nm，c=0.77 nm，= 90.42°；并且沒有觀察到能辨認的其他衍射峰，說明產(chǎn)物為純的單斜晶系WO3。3.3 TEM檢測.圖3.4 體積比為1:1，pH=1所制樣品TEM圖譜通過FESEM檢測，確定通過TEM檢測鎢酸鈉溶液和無水乙醇體積比為1:1，pH=1，灼燒溫度為550所

47、樣品，如圖4.4。從圖中我們可以看出所納米三氧化鎢明顯呈現(xiàn)出顆粒狀，分散性、均勻性比較好，從圖中的標注可以大致測量出顆粒粒徑范圍在50nm120nm之間。3.4熱重分析結(jié)果選取鎢酸鈉溶液與無水乙醇體積比為1:1、pH=1的試驗條件所的燒結(jié)的干燥后的樣品進行熱重分析，得出水合鎢酸轉(zhuǎn)化為三氧化鎢的晶化溫度，試驗后得到該溫度為。3.5光催化試驗結(jié)果與討論表3.1 不同體積比的納米三氧化鎢粉體的吸光度值不同樣品吸光度 0min 30min 45min 60min 75min1:0 1.326 1.089 0.908 0.717 0.5472:1 1.338 1.214 0.917 0.771 0.60

48、81:1 1.297 0.986 0.823 0.614 0.4031:2 1.409 1.173 0.975 0.814 0.697結(jié)論經(jīng)過對所列 三氧化鎢納米材料的方法比較對照，本文采用超聲化學(xué)沉淀法，以鎢酸鈉溶液和無水乙醇的體積比為1:x為原料，滴加鹽酸 納米WO3粉體，通過熱重分析得到納米三氧化鎢的晶化溫度，并用此粉體研究了納米氧化鋅在亞甲基藍中的光催化降解作用。分別探討了不同鎢酸鈉溶液和鹽酸的體積比、pH對納米三氧化鎢的粒徑大小、 結(jié)構(gòu)和不同鎢酸鈉溶液和鹽酸的體積比對所 的納米三氧化鎢光催化性能的影響。( 注釋：紅色文字表示文字部分; 黃色文字表示部分 ).net- 9 -通過熱重分

49、析我們測出了納米WO3的晶化溫度。通過結(jié)果分析我們得出所三氧化鎢納米顆粒的粒徑大小，晶體類型及晶體結(jié)構(gòu)與鎢酸鈉溶液和無水乙醇的體積比和pH有較大的關(guān)系，鎢酸鈉溶液和無水乙醇的體積比越小，晶體顆粒越小，晶型也相對均勻，晶體邊緣比較清晰，pH越小，晶體顆粒也越小，晶型也更趨于均勻，而當鎢酸鈉溶液和無水乙醇的體積比取1:1，pH取1時，所的三氧化鎢納米顆粒使用效果最佳。致謝本次畢業(yè)設(shè)計是通過超聲-化學(xué)沉淀法來納米三氧化鎢，納米材料由于學(xué)科的限制，我對關(guān)于納米材料的認識僅局限在表現(xiàn)，能夠準確查找參考文獻及選定實驗方案并完成畢業(yè)設(shè)計都離不開劉世凱的悉心教導(dǎo)，在此的感謝劉讓我比較深入的了解了納米材料，出了三氧化鎢納米顆粒并完成本次畢業(yè)設(shè)計。同時，在試驗過程中，感謝同組何玉偉，劉晨浩，陸興亞，范海洋給幫助及建議，最后感謝大學(xué)四年來教授我知識的所有。參考文獻 1 傅小明. 納米三氧化鎢的化學(xué)備技術(shù)及研究現(xiàn)狀J. 中國鎢業(yè), 2010,25(4): 3840. 2 王醒東，鄭華均，鐘金環(huán)，等. 納米WO3的結(jié)構(gòu)、及應(yīng)用前景J. 化工新型材料,2009,37(2): 1518. 3 Xu N.，Sun