纳米半导体材料的低温制备及性能研究.pdf

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4、sor:Prof.AngWEIFebruary2015摘要WO3和Bi2WO6都是n型半导体材料，其中WO3的禁带宽度为2.4-2.9eV，Bi2WO6为2.82+eV。其中Bi2WO6是由[Bi2O2]层和WO6八面体层交替排列构成的晶体结构，这种层状结构有利于电荷转移，因此，Bi2WO6能够显示出优良的光催化降解活性。WO3纳米线的比表面积较大，在气敏传感、电致和光致发光、电导电极及光催化等各个方面均具有良好的应用前景，这些都是传统WO3材料无法比拟的。本文所述实验方法打破了常规水热法中对反应容器和反应条件的严苛要求，具有简单易操作，能耗低等优点。对低温制备的各种形貌的样品进行表征、光

5、催化实验及生物应用实验，得到优异效果，并对其相关机理进行了初步探究。具体内容如下：（1）采用低温水热方法制备Bi2WO6过程中，表面活性剂对Bi2WO6形貌有重要影响。原因是表面活性剂提供的模板导向作用不同，溶剂影响奥斯瓦尔德熟化过程中的传质速率，进而影响样品的晶体结构和最终形貌。与传统制备方法相比，本文所采用的低温水热法制备出的Bi2WO6仍拥有非常优异的光催化效果。（2）在95℃低温条件下，Bi(NO3)3•5H2O与预先合成的WO3•nH2O经水热处理可生成Bi2WO6。形成的Bi2WO6/WO3异质结在紫外-可见光区存在强吸收特性，并能显著提高对甲基橙的光催化降解活性。Bi2WO6

6、/WO3异质结为光催化剂对甲基橙的光降解降效果优于单一组分纳米材料。这种增强产生的原因是异质结的紧密接触有利于光生电子传输，并促进电子-空穴对的分离。（3）采用化学沉淀和水热法制备WO3，通过改变各种实验参数，在低于95℃条件下合成出不同形貌的WO3纳米材料。以(NH4)2SO4为表面活性剂可制备出针状的WO3纳米微球。采用一步退火法可以在钨丝衬底上生长出长径比高达400的WO3纳米线，WO3纳米线在电化学及生物检测方面都用重要应用。（4）实验证明不同浓度的纳米Ag和同浓度不同形貌的纳米WO3都具有一定的抑菌杀菌效果。浓度为0.067M粒径约50nm的纳米Ag具有明显抑菌杀菌效果。不同形貌

7、的WO3抑菌杀菌效果不同，针状的WO3纳米材料具有较明显的抑菌杀菌效果，推测是WO3纳米线在光照射下作为一种半导体材料具有催化性质，产生了强氧化性的物质。关键词:Bi2WO6，纳米复合材料，WO3，Ag，光催化，生物杀菌IAbstractBothWO3andBi2WO6aren-typesemiconductormaterials,whereinthebandgapofWO3is2+about2.4-2.9eV,andB