三氧化鎢薄膜氣致變色機(jī)理

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三氧化鎢薄膜氣致變色的原理可簡述為輸入到薄膜表面的氫氣分子經(jīng)催化劑的作用，使其發(fā)生分解，形成氫原子，然后在納米多孔處進(jìn)行各種擴(kuò)散，進(jìn)入三氧化鎢分子中，這樣使無色的三氧化鎢分子變成藍(lán)色的鎢青銅結(jié)構(gòu)HxWO3。為了退色，將空氣或氧氣通入其中，這樣發(fā)生了氫氧反應(yīng)，生成水，氫原子從鎢青銅結(jié)構(gòu)中退出，期間顏色由藍(lán)色又回到無色。變色機(jī)理在于氫原子擴(kuò)散注入三氧化鎢分子中，氫原子將一個(gè)電子轉(zhuǎn)移給鎢原子，從而發(fā)生了如下反應(yīng)：W6+＋e-<=>W5+這樣氫原子的擴(kuò)散注入使得 W 在 6 價(jià)與 5 價(jià)之間躍遷，從而產(chǎn)生光吸收。期間顏色的深淺與擴(kuò)散注入的氫原子量有關(guān)。氫原子擴(kuò)散注入越多，顏色越深。圖 2.1 展示了納米多孔氣致變色期間致色的微觀過程。1）在催化劑鉑上氫氣的吸收和分解；2）氫原子由鉑轉(zhuǎn)移到三氧化鎢表面；3）氫原子沿著三氧化鎢孔洞的內(nèi)表面擴(kuò)散；4）三氧化鎢和兩個(gè)氫原子中間狀態(tài)的形成；5）WO2+H2O 的形成；6）氧缺位的擴(kuò)散；7）水（H2O）的逃逸。這之中 1）～3）步進(jìn)行得比較快，4）、5）、6）步進(jìn)行得比較慢，第 7）步比 4）、5）、6）步還慢。

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