论文部分内容阅读
近年来,一维纳米结构氧化钨以其独特晶格结构及优异的光学、电学等特性受到了广泛的关注。本论文首先介绍一维纳米材料和几种常用的纳米材料合成方法,进而研究氧化钨纳米材料的气相可控合成及其场发射、超级电容和光催化上的应用。主要的研究内容和结果如下:1.以气相法合成一维的氧化钨纳米线,通过对比不同生长时间、温度、衬底下得到的样品形貌,获得了最优化的合成条件和参数,在不同衬底上合成了均匀性好、取向性佳、结晶度高、形貌可控的一维氧化钨纳米材料。2.将生长有氧化钨纳米线的碳布浸泡吸附葡萄糖溶液后在无氧条件下退火,得到一种WO3-x/碳核-壳结构的纳米线,可以用作超级电容器的负极材料,表现出较高的稳定性和导电性,充电电压可以达到-1.2V。同时经过研究了这种WO3-x/碳核-壳结构的一维阵列场发射性能,证明碳包覆有利于场致电子发射阈值电场的降低(由8.83MV/m降为6.89MV/m)和场增强因子的提高(由1493提升至1883)3.用溅射和阳极电镀的方法在WO3-x纳米线上依此沉积Au薄膜层和无定形态MnO2层,得到生长在碳布上的WO3-x/Au/MnO2核-壳结构的纳米线阵列,将其作为超级电容器正极材料,发现这种电极材料的比电容(只计算活性物质MnO2)为604F/g(扫描速率为10mV/s),并可作为一个全固态的柔性电容器件为LED灯供能。4.通过调节热蒸发过程实验参数,在碳纸上一步合成出具有三维网格结构的WO3纳米材料,用于在可见光下催化降解染料时发现,4h能够降解约60%的罗丹明B,11h后提高至90%左右。此外,还利用二次生长的方法在FTO导电玻璃上生长出一种分枝状结构的WO3,可以应用于光催化裂解水领域,其最高的电流密度可以达到2mA/cm2(偏压1.5V),而最高的光电转换效率(IPCE)可以达到60%以上(λ<400nm),并具有极高的光稳定性和耐腐蚀性能。