納米半導(dǎo)體材料的低溫制備及性能研究.pdf

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4、sor:Prof.AngWEIFebruary2015摘要WO3和Bi2WO6都是n型半導(dǎo)體材料，其中WO3的禁帶寬度為2.4-2.9eV，Bi2WO6為2.82+eV。其中Bi2WO6是由[Bi2O2]層和WO6八面體層交替排列構(gòu)成的晶體結(jié)構(gòu)，這種層狀結(jié)構(gòu)有利于電荷轉(zhuǎn)移，因此，Bi2WO6能夠顯示出優(yōu)良的光催化降解活性。WO3納米線的比表面積較大，在氣敏傳感、電致和光致發(fā)光、電導(dǎo)電極及光催化等各個(gè)方面均具有良好的應(yīng)用前景，這些都是傳統(tǒng)WO3材料無法比擬的。本文所述實(shí)驗(yàn)方法打破了常規(guī)水熱法中對反應(yīng)容器和反應(yīng)條件的嚴(yán)苛要求，具有簡單易操作，能耗低等優(yōu)點(diǎn)。對低溫制備的各種形貌的樣品進(jìn)行表征、光

5、催化實(shí)驗(yàn)及生物應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，得到優(yōu)異效果，并對其相關(guān)機(jī)理進(jìn)行了初步探究。具體內(nèi)容如下：（1）采用低溫水熱方法制備Bi2WO6過程中，表面活性劑對Bi2WO6形貌有重要影響。原因是表面活性劑提供的模板導(dǎo)向作用不同，溶劑影響奧斯瓦爾德熟化過程中的傳質(zhì)速率，進(jìn)而影響樣品的晶體結(jié)構(gòu)和最終形貌。與傳統(tǒng)制備方法相比，本文所采用的低溫水熱法制備出的Bi2WO6仍擁有非常優(yōu)異的光催化效果。（2）在95℃低溫條件下，Bi(NO3)3?5H2O與預(yù)先合成的WO3?nH2O經(jīng)水熱處理可生成Bi2WO6。形成的Bi2WO6/WO3異質(zhì)結(jié)在紫外-可見光區(qū)存在強(qiáng)吸收特性，并能顯著提高對甲基橙的光催化降解活性。Bi2WO6

6、/WO3異質(zhì)結(jié)為光催化劑對甲基橙的光降解降效果優(yōu)于單一組分納米材料。這種增強(qiáng)產(chǎn)生的原因是異質(zhì)結(jié)的緊密接觸有利于光生電子傳輸，并促進(jìn)電子-空穴對的分離。（3）采用化學(xué)沉淀和水熱法制備WO3，通過改變各種實(shí)驗(yàn)參數(shù)，在低于95℃條件下合成出不同形貌的WO3納米材料。以(NH4)2SO4為表面活性劑可制備出針狀的WO3納米微球。采用一步退火法可以在鎢絲襯底上生長出長徑比高達(dá)400的WO3納米線，WO3納米線在電化學(xué)及生物檢測方面都用重要應(yīng)用。（4）實(shí)驗(yàn)證明不同濃度的納米Ag和同濃度不同形貌的納米WO3都具有一定的抑菌殺菌效果。濃度為0.067M粒徑約50nm的納米Ag具有明顯抑菌殺菌效果。不同形貌

7、的WO3抑菌殺菌效果不同，針狀的WO3納米材料具有較明顯的抑菌殺菌效果，推測是WO3納米線在光照射下作為一種半導(dǎo)體材料具有催化性質(zhì)，產(chǎn)生了強(qiáng)氧化性的物質(zhì)。關(guān)鍵詞:Bi2WO6，納米復(fù)合材料，WO3，Ag，光催化，生物殺菌IAbstractBothWO3andBi2WO6aren-typesemiconductormaterials,whereinthebandgapofWO3is2+about2.4-2.9eV,andB