毕业设计（论文）-WO3薄膜的光催化性能研究.doc

I WO3薄膜的光催化性能研究薄膜的光催化性能研究 摘要摘要 薄膜材料是相对于半导体材料而言的，是人们采用特殊的方法，在半导体材料的表面沉 积或制备的一层性质与半导体材料完全不同的物质层。薄膜材料因具有光学性质、电学性质、 磁学性质、化学性质、力学性质、热学 性质等多种特性在许多领域得到应用，如电学薄膜、 光学薄膜、硬质膜、耐蚀膜、润滑膜、装饰膜、包装膜等。 光催化剂在光照的条件下能够产生强氧化性的自由基，该自由基能彻底降解几乎所有的 有机物，并最终生成 H2O、CO2 等无机小分子，加上光催化反应还具有反应条件温和，反 应设备简单，二次污染小，操作易于控制，催化材料易得，运行成本低，可望用太阳光为反 应光源等优点。研究表明 WO3光催化稳定性良好，对光催化降解水中污染物也有较理想的催 化效果,而且我国钨蕴藏丰富,居世界第一，WO3有广泛来源。 本实验采用钨粉过氧化聚钨酸法制备基础溶胶，在溶胶中采取添加与无添加草酸对比研 究其效果，找出影响 WO3薄膜光催化性能的主要因素，研究其对 WO3薄膜的成膜性、表面 形貌、光催化性能的影响。研究发现在溶胶中添加草酸后 WO3薄膜的光催化性能更佳，降解 率也有所提高。采用光催化实验分别研究优化的浸渍提拉工艺，脉冲电泳沉积工艺及直流电 沉积工艺参数对 WO3薄膜光催化性能的影响，找出影响薄膜性能的主要因素，分别对比分析 直流电沉积工艺，浸渍提拉工艺及脉冲电泳沉积工艺，研究这三种成膜方式对 WO3薄膜光催 化性能的影响。研究证明在三种工艺添加草酸后制备的 WO3薄膜光催化性能更佳，降解率也 比起无添加草酸有提高，最终得到三种工艺当中不管是添加或无添加草酸，直流电沉积工艺 制备的 WO3薄膜的光催化性能最佳，罗丹明 B 的降解率也达到了最高。 关键词：关键词：WOWO3 3薄膜，光催化，浸渍提拉工艺，脉冲电泳沉积工艺，直流电沉积工薄膜，光催化，浸渍提拉工艺，脉冲电泳沉积工艺，直流电沉积工 艺，过氧化聚钨酸艺，过氧化聚钨酸 福州大学本科生毕业论文 II WO3 thin film photocatalytic properties Abstract People with a special method in semiconductor material surface preparation a layer of film materials，it is completely different physicality to semiconductor material. Film materials because of its optical properties, electrical properties, magnetic properties, chemical and mechanical properties, thermal properties, such as various characteristics in many areas to be applications such as electrical film, optical thin film, hard film, corrosion resistant film, lubricant, decorative membrane, packaging film, etc. Light under the condition of catalysts in the illumination can produce strong oxidizing free radicals, this free radicals can thoroughly degraded almost all of the organic matter, and ultimately generate H2O, CO2 and other inorganic of small molecules, plus photocatalytic reaction also has mild reaction condition, reaction, the equipment is simple, secondary pollution small, operation easy control, catalytic materials, low cost and easy operation with the sun light is for reaction etc. Research shows that WO3 photocatalytic good stability, light catalytic degradation water pollutants have ideal catalytic effect, and Chinas tungsten rich, ranking the first, have extensive WO3 source. This experiment used tungsten powder together peroxide based sol prepared tungsten acid legal system adopted in sol, add and non-increase oxalic acid contrast research its effect, affecting the WO3 film light catalytic properties, study the main factors of the WO3 film into the membranous, surface morphology, photocatalytic performance influence. The study found that the added after oxalate sol-gel thin WO3 photocatalytic degradation rate performance is better, has also improved. Research by photocatalytic experiments were optimized macerate tiras craft, pulse electrophoresis deposition process and dc WO3 thin film deposition process parameters on the effect of light catalytic properties, find out the main factors of influence film properties respectively, sedimentary processes, comparison and analysis of the dc tilak process and pulse electrophoresis impregnation sedimentary processes, research the three film of photocatalytic WO3 film way properties. Research proof in three process after the WO3 add oxalate preparation of film photocatalytic degradation rate, performance is better than non-increase oxalic acid have also increased, eventually get three process add or non-increase among both sedimentary fabrication processes of oxalic acid, dc WO3 film the best performance of the photocatalytic degradation rates, LuoDanMing B also reached the highest. Keywords: WO3Film, Photocatalytic, Dip-coating technique, pulsed electrophoretic deposition process, DC current process, peroxide Decatungstate I 目 录 摘要.I Abstract.II 第 1 章 绪论.1 1.1 引言.1 1.2 光催化剂及分类.2 1.2.1 常见光催化剂.2 1.2.2 纳米光催化剂.3 1.3 光催化机理.3 1.4 光催化技术的应用.4 1.4.1 废水处理.4 1.4.2 空气净化.4 1.4.3 超亲水性.4 1.5 氧化钨.5 1.5.1 WO3的晶格特征.5 1.5.2 WO3薄膜的物理化学性质.6 1.6 WO3薄膜的制备方法.6 1.6.1 电化学沉积法.6 1.6.2 溶胶-凝胶法.7 1.6.3 溅射法.9 1.6.4 热蒸发法.9 1.6.5 离子镀技术.9 1.6.6 脉冲电沉积.10 1.7 本课题的研究目的和内容.10 第 2 章 实验方法.11 2.1 主要实验试剂及仪器.11 2.2 薄膜的制备.12 2.2.1 衬底的前处理.12 2.2.2 溶胶的配制.12 2.3 溶胶成膜.13 2.3.1 浸渍提拉成膜.13 2.3.2 脉冲电沉积成膜.14 2.3.3 直流电沉积成膜.14 2.4 样品的烘干和热处理.15 福州大学本科生毕业论文 II 2.5 实验过程.15 2.5.1 浸渍提拉工艺.15 2.5.2 脉冲电泳沉积工艺.15 2.5.3 直流电沉积工艺.16 2.6 性能检测.16 2.7 分析方法.17 2.8 紫外-可见光吸光度检测 .18 2.9 形貌观察.19 第 3 章 结果与分析.20 3.1 浸渍提拉工艺.20 3.2 浸渍提拉工艺性能检测.20 3.2.1 光催化性能检测.20 3.2.2 薄膜形貌.23 3.3 脉冲电沉积工艺.23 3.4 脉冲电沉积工艺性能检测.24 3.4.1 光催化性能检测.24 2无添加与添加草酸前后降解率比较.25 3.4.2 薄膜形貌.27 3.5 直流电沉积工艺.27 3.6 直流电沉积工艺性能检测.28 3.6.1 光催化性能检测.28 3.6.2 薄膜形貌.31 结 论.32 参考文献.34 致 谢.36 WO3薄膜的光催化性能研究 1 第 1 章 绪论 1.1 引言引言 薄膜材料是相对于体材料而言的，是人们采用特殊的方法，在体材料的表面沉积或制备 的一层性质与体材料完全不同的物质层1。薄膜材料因具有光学性质、电学性质、磁学性质、 化学性质、力学性质、热学 性质等多种特性在许多领域得到应用，如电学薄膜、光学薄膜、 硬质膜、耐蚀膜、润滑膜、装饰膜、包装膜等2。目前，薄膜材料已受到广大研究者的极大 重视，主要是因为许多材料在一定条件下制备的薄膜具有明显不同于体材料的结构和特性， 这些薄膜所特有的反常结构和特性，使薄膜材料具有不少常规材料所不具备的特性，为发展 新型功能材料开辟了一条宽广的途径。另外，由于能够比较简单并在基底或工件表面制备出 一层高性能的薄膜，相对于制备体材料，可以大大节约资源能源等物资，对于缓解能源危机 和资源紧张具有重要的历史意义。 光催化技术( Photocatalytic Oxidation) 是一种高级氧化技术( advanced oxidation process, AOP )。光催化剂在光照的条件下能够产生强氧化性的自由基，该自由基能彻底降解几乎所 有的有机物，并最终生成 H2O、CO2 等无机小分子，加上光催化反应还具有反应条件温和， 反应设备简单，二次污染小，操作易于控制，催化材料易得，运行成本低，可望用太阳光为 反应光源等优点，所以本试验选用来 WO3薄膜研究其光催化性能。 光催化技术是在 20 世纪 70 年代诞生的基础纳米技术。以半导体纳米材料为催化剂，利 用太阳能光催化氧化有毒物是近 20 年来研究的热门课题之一，1972 年，Fijishima 和 Honda 等人在研究水在 TiO2电机上的光致分解时发现了光催化现象。 近年来随着半导体光催化研究的快速发展，人们开始关注三氧化钨的光化学活性。作为 光催化剂的 N 型半导体种类很多,有 TiO2、ZnO、Fe2O3、CdS 和 WO3等。研究表明 WO3光 催化稳定性良好，对光催化降解水中污染物也有较理想的催化效果,而且我国钨蕴藏丰富,居 世界第一，WO3有广泛来源。为此，我们选用 WO3作为催化剂,研究其在不同条件下的光催 化效果。 在六十年代就有人研究三氧化钨薄膜材料，尤其是对其电致变色、光致变色、电化学等 性能的研究比较多，也取得了显著的成果。到目前为止，人们已经采用很多种方法来制备氧 化钨薄膜，如蒸发法，溅射法，溶胶凝胶法，电子束蒸发法，化学蒸气沉积法，电沉积，脉 冲准分子激光沉积法，离子镀法等，其中大部分方法的技术复杂，工艺条件要求严格，但溅 射法和蒸发法等具有稳定，方便，薄膜均匀等优点，得到很好的应用。Sol-gel 法由于操作简 单，成份容易控制而成为研究的热点，但也存在需要多次成膜，膜厚不易控制的缺点；采用 电沉积法制备 WO3膜，可以通过控制沉积时间得到所需的厚度，有操作简单，可一次成膜， 福州大学本科生毕业论文 2 透明度高，膜层均匀及和基底结合牢固的优点3。 1.2 光催化剂光催化剂及分类及分类 光催化剂就是在光子的激发下能够起到催化作用的化学物质的统称。最典型的天然光催 化剂就是我们常见的植物的光合作用，空气中的二氧化碳和水在光的作用下合成为氧气和碳 水化合物。总的来说纳米光催化技术是一种纳米仿生技术，用于环境净化，自清洁材料，先 进新能源，癌症医疗，高效率抗菌等多个前沿领域。 1.2.1 常见光催化剂常见光催化剂 世界上能作为光催化剂的材料众多，包括二氧化钛(TiO2)，三氧化钨（WO3） ，氧化锌 (ZnO)，氧化锡(SnO2)，二氧化锆(ZrO2)，硫化镉(CdS)等多种氧化物硫化物半导体，其中二氧 化钛(Titanium Dioxide)因其氧化能力强，化学性质稳定无毒，成为世界上最当红的纳米光催 化剂材料。在早期，也曾经较多使用硫化镉(CdS)和氧化锌(ZnO)作为光催化剂材料，但是由 于这两者的化学性质不稳定，会在光催化的同时发生光溶解，溶出有害的金属离子具有一定 的生物毒性，故发达国家目前已经很少将它们用作为民用光催化材料，部分工业光催化领域 还在使用。 二氧化钛是一种半导体，分别具有锐钛矿(Anatase)，金红石(Rutile)及板钛矿(Brookite)三 种晶体结构，其中只有锐钛矿结构和金红石结构具有光催化特性。 二氧化钛是氧化物半导体的一种，是世界上产量非常大的一种基础化工原料，普通的二 氧化钛一般称为体相半导体以与纳米二氧化钛相区分。具有 Anatase 或者 Rutile 结构的二氧 化钛在具有一定能量的光子激发下光子激发原理参考光催化剂反应原理能使分子轨道中的 电子离开价带(Valence band)跃迁至导带(conduction band)。从而在材料价带形成光生空穴 Hole+，在导带形成光生电子e-,在体相二氧化钛中由于二氧化钛颗粒很大，光生电子在到 达导带开始向颗粒表面活动的过程中很容易与光生空穴复合，从而从宏观上我们无法观察到 光子激发的效果。但是纳米的二氧化钛颗粒由于尺寸很小，所以电子比较容易扩散到晶体表 面，导致原本不带电的晶体表面的 2 个不同部分出现了极性相反的 2 个微区-光生电子和光生 空穴。由于光生电子和光生空穴都有很强的能量，远远高出一般有机污染物的分子链的强度， 所以可以轻易将有机污染物分解成最原始的状态。同时光生空穴还能与空气中的水分子形成 反应，产生氢氧自由基亦可分解有机污染物并且杀灭细菌病毒。这种在一个区域内 2 个微区 截然相反的性质并且共同达到效果的过程是纳米技术典型的应用，一般称之为二元论。该反 应微区称之为二元协同界面。 从上面介绍我们可以看到，二氧化钛的光催化反应过程，很大程度依靠第一步的光子激 发，所以有足够激发二氧化钛的光子，才能提供足够的能量，我们也可以知道，光催化反应 WO3薄膜的光催化性能研究 3 并不是凭空产生的它也是需要消耗能量的，符合能量守恒原则，它消耗的是光子，也就是光 能。如果是太阳光照射光催化剂就利用太阳能，灯光就是利用光能。联合国将光催化剂开发 列为 21 世纪太阳能利用计划的重要组成部分。 近年来随着半导体光催化研究的快速发展，人们开始关注三氧化钨的光化学活性。作为 光催化剂的 N 型半导体种类很多，有 TiO2，ZnO，Fe2O3，CdS 和 WO3等。研究表明 WO3光 催化稳定性良好，对光催化降解水中污染物也有较理想的催化效果，而且我国钨蕴藏丰富,居 世界第一，WO3有广泛来源。 1.2.2 纳米光催化剂纳米光催化剂 纳米光催化剂是污染物的克星，其作用机理简单来说就是：纳米光催化剂在特定波长的 光的照射下受激生成电子一空穴对（一种高能粒子） ，这种电子一空穴对和周围的水，氧 气发生作用后，就具有了极强的氧化还原能力，能将空气中甲醛，苯等污染物直接分解成 无害无味的物质，以及破坏细菌的细胞壁，杀灭细菌并分解其丝网菌体，从而达到了消除空 气污染的目的。 具体来说在光照下，如果光子的能量大于半导体禁带宽度，其价带上的电 子（e-）就会被激发到导带上，同时在价带上产生空穴（h+） 。光生空穴有很强的氧化能力， 光生电子具有很强的还原能力，它们可以迁移到半导体表面的不同位置，与表面吸附的污染 物发生氧化还原反应。 采用纳米半导体粒子作为光催化剂的理论基础在于：一方面，量子尺寸效应会使半导体 能隙变宽，导带电位变得更负，而价带电位变得更正。这便使其获得了更强的氧化还原能力； 另一方面，纳米粒子的比表面积远远大于常规材料，一粒大米粒大小的纳米材料其表面积 会相当于一个足球场那么大，高比表面使得纳米材料具有强大的吸附污染物的能力，这对提 高催化反应的速度是十分有利的；而且，粒径越小，电子与空穴复合几率越小，电荷分离效 果越好，从而导致催化活性的提高。 1.3 光催化机理光催化机理 光催化过程始于光激发，激发光源的波长一般位于紫外和可见区，当光源辐射的能量大 于或等于半导体光催化物质的导带与价带之间的空能带时，光活性物质吸收了光源的辐射， 并发生电子由价带向导带的跃迁，其结果是导致价带上部产生大量的光生空穴(h+ )，而在导 带底部产生大量光生电子(e-) 。由于在半导体的价带和导带之间存在电子能态的禁带，因而 ，h+ 和 e- 在重新结合之前有足够的寿命( ns)级，对来自溶液或气相的吸附在光活性物质表 面上的反应物分子，经由禁带向其转移电荷，并引发光催化反应。光催化剂在光照的条件下 能够产生强氧化性的自由基，该自由基能彻底降解几乎所有的有机物，并最终生成 H2O，CO2 等无机小分子。高活性的光生空穴具有很强的氧化能力，可以将吸附在半导体表 福州大学本科生毕业论文 4 面的 OH- 和 H2O 进行氧化，生成具有强氧化性的 OH 来氧化降解有机污染物。 WO3+hh+e- (1-1) h+OH-OH h+H2OOH+H+ e-+O2O-2 (1-2) O-2+H+H2OO2+H2O2 H2O2+O-2OH+ OH-+ O2 (1-3) H2O2+ h2OH 有机物+OH+ O2CO2+H2O+其他产物 (1-4) 由以上反应式可见,H2O2的存在有利于OH 生成而加速反应,故实验中加入适量 H2O2。 高活性的光生空穴具有很强的氧化能力 ，可以将吸附在半导体表面的 OH- 和 H2 O 进 行氧化 ，生成具有强氧化性的 OH 来氧化降解有机污染物。 1.4 光催化技术的应用光催化技术的应用 1.4.1 废水处理废水处理 随着科技的进步和人类的发展，水中难分解的有毒的有机和无机污染物不断富集，使有 限的水资源受到严重污染，甚至发展到威胁人类生存的地步，对这些污染物的处理已经成为 全球关注研究的热点。光催化技术能将水中许多有机物彻底矿化，还能将一些重金属离子光 催化还原，具有能耗低，操作简便，反应条件温和，无二次污染和分解速度快等优点，有望 成为新的高效节能的环境污染治理技术。 1.4.2 空气净化空气净化 研究发现,在紫外光照射下，以 TiO2为催化剂，可以有效地降解空气中的苯系物，卤代 烷烃，醛，酮和酸。利用 TiO2光催化氧化反应，还可以用于处理无机废气。可将汽车尾气中 的氮和硫的氧化物分解为无害的物质，还可去除室内汗臭，香烟臭味和冰箱异味等。美国和 日本已经利用光催化技术制备的空气净化器用于处理室内，隧道，医院内的有害气体；家用 和车用光催化空气净化器也具有良好的净化空气，杀菌，除尘的功效。 1.4.3 超亲水性超亲水性 目前研究认为，在光照条件下，TiO2表面的超水性是由于表面结构的变化导致的。利用 这一性质可以制备自清洁材料。自清洁材料使用的光催化剂还有良好的光催化氧化能力和表 WO3薄膜的光催化性能研究 5 面超亲水性能。日本开发的汽车后视镜用自清洁 PET 薄膜和汽车车身专用超亲水材料,均已 被日产汽车公司采用。据测算，用自清洁材料涂装的汽车可以减少洗车用水 90%。在我国,北 京首都体育馆。北京工人体育场，北京奥体中心也都用光催化自清洁材料进行了装饰。 1.5 氧化钨氧化钨 在很长的一段时间内，氧化钨材料因为其优异的物理化学性能，而被人们广泛的研究。 氧化钨(WO3)材料是一种很好的 N 型半导体材料，光催化剂，光敏材料，电致变色材料，热 致变色材料以及气敏材料13。在六十年代就有研究人 WO3薄膜材料，尤其是对其电致变色， 光致变色，电化学等性能的研究比较多，也取得了显著的成果。近年来，WO3薄膜得到了广 泛应用，如灵巧变色窗，气体传感器，PH 计等。 1.5.1 WO3的晶格特征的晶格特征 严格满足化学计量比的三氧化钨晶体结构为发生畸变的钙钛矿结构，即在 ABO3形式的 钙钛矿结构中出现 A 阳离子的缺位。六个氧原子构成了正八面体，一个钨原子位于这个正八 面体的中央，如图 1-1 所示7。现实中的 WO3材料总是存在着程度不同的氧缺位，三氧化钨 的分子式通常都写为 WO3-y 而非 WO3的形式。 WO3薄膜可以分为晶态和非晶态两种。WO3晶体是一种稳定的多晶型材料，以 W-O 八 面体排列而成，W 原子位于八面体中心，O 原子位于八面体的六个顶点，每个顶点为两个八 面体所共用，正八面体之间存在有四边形隧道，这些八面体的排列是规则的，W-O-W 位于 一条直线上，且 W 原子与两个 O 原子之间的距离是相等的。图 1-2 即为 WO3晶体结构的示 意图12。 对于非晶态 WO3来说，是由 W-O 相连的三维无序网状结构组成，除了晶态 WO3晶体中 的四边形隧道外，还有三边形和尺寸更大的五边形、六边形隧道，如图 1-3 所示。显然大尺 图图 1-1 WO3的晶体结构的晶体结构 福州大学本科生毕业论文 6 寸隧道的存在有利于导电离子的迁移，所以在电场作用下的离子，在晶态 WO3薄膜中的迁移 速度要比非晶态薄膜中慢得多，另外离子注入后也不如非晶态那样容易形成钨青铜化合物。 正是由于这种结构上的不同才使得结晶态薄膜的效率不如非晶态，吸收调制性能也比较弱。 1.5.2 WO3薄膜的物理化学性质薄膜的物理化学性质 WO3分子量为 231.85，理论密度 7.16g/cm3，不溶于水，不溶于酸，微溶于HF， 可溶于热碱、氨水。钨的外层电子构型为sd46s2，因此在其化合物中可呈现 +2，+3，+4，+5 和+6 共计 5 种价态，也常常出现不同价态共存的情况。WO3是钨的 最高价氧化物，通常在 WO3中氧的含量并不满足严格的化学计量比，WO3-x 的形式 来表示。由于存在有一定程度的氧缺位，使得部分W6+离子还原 W5+离子，形成钨的 五、六价混合价态氧化物 4。其他性能的应用6。WO3易吸附氢离子发生可逆氧化还 原反应，使三氧化钨薄膜的氧含量比变化，从而薄膜的电势也随之变化，可利用 WO3薄膜这一特性来测量 PH 值。Katsunobu Yamamoto 等就在 W 电极上镀了一层 WO3薄膜，制作成 W/WO3超微 PH 计，该新型 PH 计很短的响应时间，较长的使用寿 命和很好的稳定性，尤其是该WO3很容易吸附氢离子，从而可以应用于许多生物环境 下，而不受其他离子的干扰。与传统的玻璃PH 计相比具有良好的机械强度 ，制止简 单，便利的数据采集处理等优点。 1.6 WO3薄膜的制备方法薄膜的制备方法 到目前为止已经有很多科学工作者进行了三氧化钨薄膜的研究，制备三氧化钨薄膜的方 法有：蒸发法、溅射法、溶胶凝胶法、电沉积、脉冲准分子激光沉积法、离子镀法等，其中 大部分方法技术复杂、工艺条件苛刻，应用受到限制。下面将简单介绍溅射法、溶胶凝胶法、 电沉积法等的基本知识以及这些方法制备三氧化钨薄膜的研究进展。 图图 1-2WO3晶体中晶体中 W-O 八面体排列八面体排列图图 1-3WO3非晶体中非晶体中 W-O 八面体排列八面体排列 WO3薄膜的光催化性能研究 7 1.6.1 电化学沉积法电化学沉积法 电化学沉积法是把电解液加上电流进行电解，在工作电极表面便会生成所需薄膜。电沉 积法制备 WO3薄膜基本过程是首先用 H2O2以一定比例溶解 W 粉，然后祛除过量的 H2O2， 得电解质溶液并自然沉积，再以 Pt 作为工作电极，以另一种物质为对电极，通入电流电解沉 积，Pt 电极上即可得 WO3薄膜。杜金会等14采用“改进电沉积法”制备 WO3薄膜，并研究了 该薄膜的后氧处理方法，以及后氧处理条件对薄膜的电化学特性，尤其是红外反射率的影响。 Habazak 用此方法在 Ti 基体表面制备了 WO3薄膜。电沉积法相对与其他方法，其设备较简 单，可控性强，镀膜较均匀且可进行复合薄膜制备。但受到镀膜面积的影响，所制得的 WO3 薄膜面积较小。 东南大学的徐敏华等15用电沉积法制备三氧化钨电致变色薄膜，Pt 片作阳极，石英导电 玻璃作阴极。阴极电沉积在室温下，浓度为 0.5mol/L 的 Na2WO4溶液(PH=7)中进行，恒定电 流密度为 2.00A/cm2。制得的 WO3薄膜首先在红外灯下烤干，然后在 400下热处理 3h，经 热处理后的薄膜为均匀，黏附性好且透明的 WO3薄膜。X 射线结果表明 WO3薄膜为无定型 结晶膜，电化学测量等结果表明该样品具有良好的光催化性能，可逆电致变色和光致变色性 能。 1.6.2 溶胶溶胶-凝胶法凝胶法 溶胶-凝胶(Sol-Gel)法是将金属有机物/无机物经过溶液、溶胶、凝胶而固化再经过热处理 形成氧化物或化合物固体的方法10。 溶胶-凝胶法与其他方法相比，有如下特点： (1) 工艺设备简单，无需真空条件或真空昂贵设备； (2) 工艺过程温度低，这对与制备含有易挥发组分或在高温下易发生相分化的多元系统 来说尤其重要； (3) 可以大面积在各种不同形状，不同材料的基底上制备薄膜，甚至可以在粉末材料的 颗粒表面制备一层包覆膜； (4) 易制得均匀多组分氧化物膜，易于定量掺杂，可以有效地控制薄膜成型以及微观结 构8。 溶胶-凝胶法制备薄膜一般分为以下几个步骤：前驱盐的制备、形成溶胶、成膜、干燥、 热处理等。溶胶-凝胶法制备三氧化钨薄膜通常分为以下几种：钨粉过氧化聚钨酸法、钨酸盐 的离子交换法、钨的醇盐水解法、氯化钨的醇化法等。 (a) 钨粉过氧化聚钨酸法 过氧化溶胶-凝胶法是制备氧化钨薄膜的方法之一。其过程如下:金属钨粉与过氧化氢混 合反应直至钨粉完全反应，得到产物为过氧钨酸。过滤，再与低沸点的乙醇发生反应，生成 福州大学本科生毕业论文 8 过氧化酯-W衍生物，然后进行旋涂或浸渍成膜。该法的特点是工艺过程简单，而且形