【《WO3的制备方法研究国内外文献综述》2600字】

WO3的制备方法研究国内外文献综述人们一直都在寻找一种流程短、效率高、制备工艺简单的制备方法。目前制备纳米WO3材料的方法主要有微乳液法、电沉积法、化学气相沉积法、溶胶-凝胶、水热合成法和喷雾干燥法[23]。1.1电沉积法电沉积法是通过外加电流在电解溶液中进行电解，就可以在工作电极外表面获得WO3薄膜，Thiery[24]利用电沉积法制备出了WO3薄膜，Monk[25]制备出了掺杂多种金属氧化物的WO3薄膜，并且实验研究了他们的致变色性能。和其他制备方法相比，电沉积法设备简单，成本低廉，可控制性强，效率高，可以获得多种晶粒尺寸和性能优异的纳米材料。此种方法的缺点是制备的薄膜和基底的结合并不牢固，并且因为成膜面积的影响，制得的WO3薄膜面积不大。1.2化学气相沉积法化学气相沉积法的原理是在气相里通过使用气体材料进行化学反应从而合成薄膜、晶须、粒子等材料的过程。这种技术主要有三种，分别是低压、等离子体增强和快热化学气相沉积法。人们通过在反应室里分解W（CO）6，得到了在基底上沉积的WO3。此方法装置简单，工艺可控，附着力强，过程连续，延展性强并且纯度较高。但是此方法成本较高，沉积速率较低，放大较为困难，不适合大规模制备薄膜的工业化。1.3溶胶-凝胶法当前溶胶-凝胶法主要被应用于获取纳米金属氧化物，溶胶-凝胶法是指的将一个呈液态分布并且分散均匀的体系通过化学或者物理方法的处理，转变为整体是呈类固态分布且分散均匀的一个体系。通常使用此方法来制备WO3薄膜的有钨酸盐酸化、钨醇盐水解、氧化钨醇化和钨酸盐离子交换等等几种类型。有研究学者通过溶胶-凝胶法，制备得到了比表面积较大的介孔WO3薄膜。此方法操作容易，合成温度较低，易于调整薄膜的孔径和组成，可以通过对温度和溶液的pH等工艺参数进行调整，来控制膜的微观结构，并且工艺设备简单，可以实现不间断大批量的生产。也可以添加有机的添加剂，来抑制裂纹扩展，来获得性能更好的WO3薄膜。但是在水和醇中进行热处理时，比较容易引起薄膜开裂，这方面需要改进和加强。1.4水热合成法水热合成法的原理是在高温度高压力的环境下，水中一些氢氧化物的溶解度大于其对应的氧化物的溶解度，在氢氧化物溶解的同时氧化物得以析出。许多纳米粒子都可以通过水热法来制备，比如锆粉、纳米镍粉和纳米SnO，粒径最小已经是数纳米级别。如果用此法来获取WO3粉末，同样也可以是超微粒度。有学者用H2O2氧化钨粉产生的过氧聚钨酸作为前驱体，用水热法制得了WO3粉体。水热合成法可以直接制备合成氧化物，减少了必须通过烧结才能合成氧化物的这一步骤，因此极大程度上避免了产生硬团聚。1.5喷雾干燥法喷雾干燥法是通过专门的喷雾干燥设备，在高压的情况下将溶液喷成雾滴，雾滴再在热空气的干燥下形成粉末的一种制备方式。喷雾干燥法可以在极其短的时间里就可以实现热量和质量的快速转移，设备简单，制备效率高效，制备温度较低，便于大量生产，而且可以精准的控制粉体组分等一些特点，可以大量应用于制备粉体材料。使用喷雾干燥法制备中空偏钨酸铵前驱体大概包括三个主要过程，首先是雾化过程，其次是闪蒸干燥成壳过程，最后是形成中空结构的过程。雾化过程是在高压条件下，液体经喷嘴分散成细微均匀的小液滴，通过热空气的喷射，液滴出入于干燥塔的上部。在这一阶段中，包括了初始雾化、再次雾化和液滴碰撞聚合等过程。在喷嘴周围发生的初始雾化，喷嘴的参数，溶液的流动状态，气体和溶液间的相互作用等等一些因素都会影响其雾化进程。气流在此过程中具有重要作用，首先是气流的方向和液膜的表面平行，但要与表面张力的方向相反，从而使液膜破裂形成环状。另一个作用是气流的另一个作用力的方向和液环方向相同，迫使液环由内向外扩张从而变得更薄。在气流的影响下，液体表面生成了干扰波，干扰波并不稳定，在液环处放大影响，最终破坏液环形成细小的液滴。干燥的过程是在干燥塔中有序的进行，塔内气体与微小液体之间就会发生热量的传递和物质的传递，同时液滴内部也会存在热量的传递或者物质的传递过程。液滴和热空气已经被解除，液滴周围的温度极速升高，空气的初始温度超出了水的沸点，使得液滴周围的多余水分很容易被迅速蒸发掉，表面溶液的溶质浓度随之增加，蒸发的速率开始减慢，当浓度达到某一特定数值时，液滴不再被蒸发，直径不再缩小。在这个反应进程中，蒸发的速率非常高，液滴的浓度就会受此过程的影响，在液滴表面经过结晶后变成壳体，形成一个中空结构。图1-5中空偏钨酸铵球形成示意图喷雾干燥就是一种能把溶液分散为云雾状，热空气之间发生热量和物质传递、相互作用而进行干燥的过程。这种方式能直接让溶液干燥后变成粉末状或小颗粒状的材料，可以省去蒸发、粉碎等其它操作。目前已被广泛研究和应用于食品、化学药材、医疗器械、洗涤剂、化肥合成树脂、陶瓷、染料、农药。喷雾干燥法是直接将溶液干燥成粉末[26]，将粉末的形貌控制成空心球状是其最突出的特点[27]。喷雾干燥法需要的参数包括溶质达到饱和特征时间、从液滴表面到液滴最中心的传热时间以及液滴干燥所需的时间[28]。通过调整这些参数，可以成功制备出中空球状结构；在实际操作中，可以通过设置喷雾干燥装置上溶液的黏度、空气流速和进口温度这些参数来调整传质传热参数，进而改变产物的形貌状态。喷雾干燥法制备空心球的内在原理被认为是液滴内部的溶质迁移以及较高的干燥速率[29]。参考文献Y.Jiao,Y.Zheng,M.Jaroniec,S.Z.Qiao,Chem.Soc.Rev,2015,44,2060–2086L.S.Peng,S.S.A.Shah,Z.D.Wei,Chin.J.Catal.,2018,39,1575–1593R.Xiang,L.Peng,Z.Wei,Chem.Eur.J,2019,25,9799–9815J.W.Li,Q.N.Zhuang,P.M.Xu,D.W.Zhang,L.C.Wei,D.S.Yuan,Chin.J.Catal.,2018,39,1403–1410Morales-GuioCarlosG,SternLucas-Alexandre,HuXile.Nanostructuredhydrotreatingcatalystsforelectrochemicalhydrogenevolution.2014,43(18):6555-69SuenN-T,HungS-F,QuanQ,ZhangN,XuY-J,etal,Electrocatalysisfortheoxygenevolutionreaction:recentdevelopmentandfutureperspectives[J].ChemicalSocietyReviews,2017,46(2):337-365WangJ,XuF,JinH.,ChenY,WangY,AdvMater,2017,29(14),1605838WangM.Y,WangZ,GongX.Z,GuoZ.C,RenewSustEnergRev,2014,29,573–588McKoneJR,SadtlerBF,WerlangCA,LewisNS,GrayHB,Ni-Monanopowdersforefficientelectrochemicalhydrogenevolution[J].ACScatalysis,2013,3(2):166-169Morales-GuioCarlosG,SternLucas-Alexandre,HuXile.Nanostructuredhydrotreatingcatalystsforelectrochemicalhydrogenevolution.2014,43（18）:6555-69DengJ,LiH,XiaoJ,etal.Triggeringtheelectrocatalytichydrogenevolutionactivityoftheinerttwo-dimensionalMoS2surfaceviasingle-atommetaldoping[J].Energy&EnvironmentalScience,2015,8(5):1594−1601LiuD,LiX,ChenS,etal.Atomicallydispersedplatinumsupportedoncurvedcarbonsupportsforefficientelectrocatalytichydrogenevolution[J].Nat.Energy,2019,4(6):512-518WuR,ZhangJ,ShiY,etal.MetallicWO2-CarbonMesoporousNanowiresasHighlyEfficientElectrocatalystsforHydrogenEvolutionReaction.JournaloftheAmericanChemicalSociety,2015,137(22):6983-6986ZhongX,SunY,ChenX,etal.MoDopingInducedMoreActiveSitesinUrchin-LikeW18O49NanostructurewithRemarkablyEnhancedPerformanceforHydrogenEvolutionReaction.AdvancedFunctionalMaterials,2016,26(32):5778-5786JingS,LuJ,YuG,etal.Carbon-EncapsulatedWOxHybridsasEfficientCatalystsforHydrogenEvolution.AdvancedMaterials,2018,30(28):1705979-1705985ChenJ.G.Carbideandnitrideoverlayersonearlytransitionmetalsurfaces:Preparation,characterization,andreactivities[J].Chem.Rev.,1996,96(4):1477-1498Morales-GuioCarlosG,SternLucas-Alexandre,HuXile.Nanostructuredhydrotreatingcatalystsforelectrochemicalhydrogenevolution.2014,43(18):6555-69ChungD.Y,JunS.W,YoonG,etal.Large-scalesynthesisofcarbon-shell-coatedFePnanoparticlesforrobusthydrogenevolutionreactionelectrocatalyst[J].J.Am.Chem.Soc.,2017,139(19):6669-6674.JinY,WangH,LiJ,etal.PorousMoO2Nanosheetsasnon-noblebifunctionalelectrocatalystsforoverallwatersplitting[J].Adv.Mater.,2016,28(19):3785-3790.YuanHJ,ChenYQ,YuF,etal.HydrothermalsynthesisandchromicpropertiesofhexagonalWO3nanowires[J].ChinPhysB,2011,20(3):6103-6108SolisJL,SaukkoS,GranqvistCG,etal.SemiconductorgassensorsbasedonnanostructuredtungstenOxide[J].ThinSolidFilms,2001,391(2):2