纳米WO3薄膜

综述了纳米WO3薄膜的制备、表征及其在电致变色、气敏材料、共催化剂等方面的应用和作用原理.     

WO3薄膜气致变色特性的研究进展

WO3薄膜是一种优良的气致变色材料,对其气致变色特性的研究有助于开发出更具应用潜力的可控变色器件.介绍了WO3气致变色的研究进展,综述了热处理和掺杂改性对气致变色的影响,总结了两种被人们普遍认同的WO3气致变色机理,并且对今后的研究方向提出了一些看法.     

WO3薄膜的制备及气敏特性研究进展

WO3薄膜是一种智能材料，在电致变色、共催化和气敏性方面具有广阔的应用前景。综述了WO3薄膜材料的制备方法及现状，并对其优缺点进行了评价。介绍了气敏性方面的应用和机理，说明了不同掺杂对气敏的影响；并对今后的发展方向提出了一些看法。     

介孔硅基WO3纳米颗粒薄膜室温气敏元件特性

采用双槽电化学腐蚀法在p＋单晶硅片表面制备介孔硅层（meso-PSlayer）,然后用对向靶磁控反应溅射法在介孔硅表面沉积WO3纳米颗粒薄膜,在干燥空气中于400℃下保温4h进行退火热处理,制备出介孔硅基WO3纳米颗粒薄膜（WO3-PS）室温气敏元件.利用扫描电子显微镜（SEM）分析介孔硅层及WO3-PS的表面形貌,通过X射线衍射（XRD）研究WO3的结晶状态,测试WO3-PS气敏元件在室温下对NO2、NH3的气敏性能,并探讨了WO3-PS气敏元件的工作机理.实验结果表明,在介孔硅表面沉积WO3纳米颗粒薄膜可使介孔硅的气敏性能显著提高,其中在室温下对10×10^-6NO2的灵敏度由5提高至56,大大提高了介孔硅的灵敏度,并降低了其响应/恢复时间,提高了对NO2的选择性.     

WO3纳米薄膜的制备与气致变色特性研究

报道了以钨粉为原料，采用溶胶一凝胶技术和旋转镀膜方法，制备出了气致变色WO3纳米薄膜。采用椭偏仪、X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、红外光谱仪以及可见光分光光度计等方法分析了薄膜的特性。研究结果表明热处理使得薄膜致密，折射率增大，厚度减小，薄膜结晶；过氧键消失，WO3微结构发生了变化，共角W-O-W键吸收越来越强，且向高波数方向移动。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变键的产生。WO3纳米薄膜具有很好的气致变色特性，致色与退色态透射率变化超过60％，变色起因于H扩散到WO3薄膜中形成的小极化子吸收。     

SiO2纳米复合稳定WO3薄膜气致变色特性研究

以钨粉为主要原料,采用过氧化法及提拉技术制备WO3薄膜,通过SiO2纳米颗粒复合改性提高了WO3薄膜的气致变色稳定性.测试并研究了SiO2复合掺杂对溶胶颗粒分布、气致变色稳定性等的影响,通过测试薄膜循环中红外振动吸收的演变,深入研究了SiO2纳米复合对WO3薄膜气致变色性能影响的内在机制.研究结果表明,SiO2的掺杂抑制了WO3薄膜内的共角聚合,将薄膜的致/褪色循环次数由20次提高到500次以上,WO3-SiO2复合薄膜的稳定网络结构是提高其气致变色循环稳定性的主要原因.     

磁控溅射WO_3薄膜的制备及其NO_2气敏特性研究

采用直流反应磁控溅射法,在室温条件下通过改变放电气体压强制备出具有不同膜密度的WO3薄膜。结构表征结果表明,由单斜晶WO3纳米颗粒组成的薄膜具有层状结构,随着放电气体压强的增加,膜密度呈下降趋势。气敏特性研究结果表明,由WO3薄膜制备而成的气体传感器在工作温度为200℃时获得对NO2气体的最大灵敏度,并在50~300℃的工作温度范围内对NO2气体均展现出良好的气敏特性。在相同的检测条件下,气体灵敏度随着膜密度的减少而增加。     

Pt／WO3纳米薄膜的氢敏特性

用溶胶-凝胶法和磁控溅射法相结合制备了催化剂Pt掺杂的WO3纳米薄膜,通过改变氢气的体积分数、催化剂Pt的含量及热处理温度等实验因素,对Pt／WO3薄膜的氢致变色性能进行了测试;并利用X射线光电子能谱仪（XPS）分析了薄膜的氢敏机理。实验结果表明：先用溶胶-凝胶法制得WO3薄膜,然后再用磁控溅射法在该WO3薄膜上溅射掺杂5％的Pt,制得Pt／WO3双层纳米薄膜,经100℃热处理后,可以获得性能稳定且具有良好氢敏特性的优质薄膜;薄膜能检测的氢气浓度低至0．008％;XPS分析表明,W^5＋与W^6＋之间的转换是引起WO3薄膜氢致变色现象的主要原因。     

水对纳米掺钯WO3薄膜气致变色性能的影响

以W粉为原材料,通过溶胶凝胶法结合提拉镀膜法制备了掺钯的气致变色WO3纳米多孔薄膜,并采用不同温度对该薄膜进行了热处理;最后制作成简易的气致变色窗。分别采用傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、原子力显微镜(AFM)表征了薄膜中水的存在和薄膜的表面形貌,采用紫外/可见/近红外分光光度计对薄膜致褪色过程的透射率随时间的变化进行原位动态的测试,分析了不同阶段的水的存在对薄膜气致变色性能的影响。研究结果表明:随着气致变色循环次数的增加,薄膜生成水逐渐增加,破坏了薄膜的表面结构,堵塞了薄膜的孔洞,使薄膜气致变色时间延长,但不影响薄膜的致色深度;环境吸附水对薄膜有毒化作用,既延长了薄膜的气致变色的时间也使气致变色深度降低;而适量的薄膜结构水的存在有利于提高薄膜的气致变色速率。     

WO3基三甲胺气敏传感器的研制

采用溶胶-凝胶法制备了WO3材料,利用扫描电镜、透射电镜等现代分析测试手段,分析了材料的微观结构,并以其为基材掺杂少量的Pd制成了检测鱼鲜度的三甲胺(TMA)气敏传感器.研究发现该传感器具有工作温度低,响应下限低,灵敏度高,选择性及稳定性好等特点.     

溶胶-凝胶法纳米WO3材料的合成、表征及气敏性能

采用溶胶-凝胶法制备了一系列掺杂有SiO2的WO3纳米粉体,通过TEM、XRD等分析手段对产物粉体的粒度、晶相结构进行了表征,测试了材料的气敏性能,探讨了煅烧温度、掺杂量、工作温度对材料气敏性能的影响。结果表明：适量SiO2的掺杂有利于提高WO3对NO2气体的灵敏度,其中掺杂量为3％（质量分数）的气敏元件在较低的工作温度下气敏性能突出。     

气敏材料Au-WO3催化特性的物理解释

对Au-WO3粉体材料的制备及氨酶特性进行了研究,得到材料的电阻和对氨的灵敏度随Au含量的增加先增大,达到某一极值后减小的实验结果,本文还用透射电子显微镜（TEM）观察了Au颗粒在WO3表面的分布情况,发现Au颗粒的团聚现象,根据电子催化模型对Au在WO3表面的随机分布情况进行了计算机模拟,模拟结果与实验观测现象相符,在此基础上给出了Au颗粒催化机理的定性物理解释。     

Material and sensing properties of Pd-deposited WO3 thin films

The physicochemical and electrical properties of Pd-deposited WO3 thin films were investigated as a function of Pd thickness, annealing temperature, and operating temperature for application as a hydrogen gas sensor. WO3 thin films were deposited on an insulating material using a thermal evaporator. X-ray diffractometry (XRD), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), atomic force microscopy (AFM), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) were used to evaluate the crystal structure, microstructure, surface roughness, and chemical property of the films, respectively. The deposited films grew into polycrystalline WO3 with a rhombohedral structure after annealing at 500 degrees C. Adding Pd had no effect on the crystallinity, but suppressed the growth of WO3 grains. The Pd was scattered as isolated small spherical particles of PdO2 on the WO3 thin film after annealing at 500 degrees C, while it agglomerated as irregular large particles or diffused into the WO3 after annealing at 600 degrees C. PdO2 reduction under H2 and reoxidation under air were dependent on both the Pd deposition thickness and annealing conditions. The WO3 thin film with a 2-nm-thick Pd deposit showed a good response and recovery to H2 gas at a 250 degrees C operating temperature.     

纳米晶WO_3电致变色特性(英文)

采用射频反应溅射制备了纳米晶WO3薄膜.基于Berg理论建立了WO3射频反应溅射模型,并分析工艺参数对滞回曲线的影响,基于研究了抽速、基片温度、馈入功率、靶片间距和溅射靶等离子体溅射面积的影响.提出了一种新的消除滞回曲线的制备纳米晶WO3薄膜的方法和优化的工艺参数.论文制备了性能良好的电致变色纳米晶WO3薄膜.分别用环境扫描电镜(ESEM)、X射线光电子能谱(XPS),X射线衍射(XRD)和分光光度计测试了该薄膜,该薄膜在可见光波段,不变色时的透光率大于95%,变色后为65%.纳米晶WO3薄膜的晶粒尺寸在40纳米左右,其高比表面积和缺陷态为电致变色的例子扩散提供了通道.     

WO3纳米微粒的制备及气敏特性研究进展

综述了近年来国内外对WO3纳米微粒作为气敏材料时的制备方法进展,对WO3的气敏机理进行了探讨,并总结了不同化合物的掺杂对其气敏性能的影响。     

基于氢敏材料的WO_3溶胶稳定性的影响因素研究

采用钨粉和双氧水反应制备了WO3溶胶,考察了双氧水(H2O2)加入量、无水乙醇加入量、陈化温度和时间对溶胶稳定性的影响。研究表明,H2O2和乙醇的加入能增强WO3溶胶的稳定性,当H2O2与钨酸的物质的量比为1∶2、乙醇与WO3溶胶体积比为1∶2时,所制备的WO3溶胶在室温下可稳定存在3个月以上,溶胶成膜质量最佳。WO3溶胶陈化温度越高,溶胶的稳定时间越短。研究了WO3溶胶陈化时间与粘度的关系,并试验得出了最佳的成膜条件,即陈化时间越长,WO3溶胶粘度越大,当WO3溶液粘度为180～300mPa.s时成膜质量较好。     

WO3电致变色薄膜制备过程中光学膜厚测量监控技术的研究

采用真空电子束蒸发方法制备WO3电致变色薄膜过程中，利用极值法光学膜厚测量技术监控薄膜的光学特性，对不同光学膜厚的WO3薄膜的原始态、着色态和退色态的光谱特性进行了对比分析。测试采用二电极恒电压方法，用分光光度计实时测量透过率的变化。结果证明以ITO玻璃作为比较片，极值法监控薄膜光学膜厚，当反射率达到第一极小值，即透过率达到第一极大值时，WO3薄膜得到最好的综合电致变色特性。     

三维网状结构WO_3纳米材料的合成、表征及气敏性能

以鸡蛋壳内膜为模板,通过简单环保的液相浸渍技术结合热处理工艺制备了具有蛋膜分级结构特征的WO3纳米材料。利用XRD、SEM等测试手段,对其物相、结构进行了表征。测试了材料对H2S的气敏性能,探讨了煅烧温度、工作温度以及气体浓度对材料气敏性能的影响。结果表明700℃热处理条件下得到的材料对3.0×10-5 H2S的灵敏度高达687,且响应时间很短,材料的灵敏度与气体浓度呈现良好的线性关系。     

Determination of optical and electrical properties of ZnSe thin films

A thin film of zinc selenide (ZnSe) was deposited onto a clean glass substrate using a vacuum evaporation technique. This thin film was characterized through X-ray diffraction, which indicated that the film was polycrystalline in nature. Absorption and transmission spectra of this thin film were recorded using a spectrophotometer. The energy band gap, refractive index and extinction coefficient were determined using these spectra. It was found that the energy band gap of ZnSe film was 2.55 eV. It was also observed that the refractive index and extinction coefficient of the film decreased with the increase of wavelength. The conductivity of this thin film was determined by current–voltage measurement using an electrometer over the temperature range from room temperature to 413 K. It was observed that conductivity increased with increase in temperature. This is explained on the basis of structural changes occurring due to the change in grain size and the increase in carrier density.     

Ag-LaFeO3的制备及甲醛气敏性能研究

采用溶胶-凝胶法结合微波化学法制备了Ag-LaFeO3气敏材料。利用热分析(TG-DSC)、X射线衍射(XRD)以及傅里叶变换红外光谱法(FT-IR)对其进行了分析和表征。结果显示所制备的样品为正交钙钛矿结构,含有Ag和LaFeO3两种物相。气敏测试结果表明,当AgNO3与La(NO3)3的摩尔比为1:9时所制备的Ag-LaFeO3元件对1.0×10-6甲醛气体的灵敏度和选择性均优于其它摩尔比的元件,响应恢复时间均约为180s。