熱處理溫度對三氧化鎢薄膜的影響

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著色速率和著色程度是考察三氧化鎢薄膜變色性能好壞的兩個指標。著色速率通常可用薄膜在單波長630nm處的吸光度變化速率即d∆dtA/dt表示，A稱為吸光度或光密度，它與透光率T的關系是A=1g(1/T)，∆A在此定義為通入氫氣后，三氧化鎢薄膜吸光度對褪色態吸光度的變化值。著色程度則可以三氧化鎢薄膜變色前后在630nm的吸光度變化表示。

摻鉑的三氧化鎢薄膜接觸氫氣著色，其實質是發生了鉑催化三氧化鎢加氫反應，屬于非均相催化反應范疇。文獻提出了摻鉑三氧化鎢薄膜氣致著色過程的反應模型，根據此模型及非均相催化反應的特點，認為摻鉑三氧化鎢薄膜氣致著色過程經歷了5個步驟：1）氫氣向強度表面擴散，稱外擴散過程；2）氫氣沿著三氧化鎢薄膜微孔方向擴散至鉑表面，稱氫氣內擴散過程；3）氫氣在單質鉑表面發生化學吸附，即化學吸附過程；4）氫原子脫離鉑表面，沿著三氧化鎢薄膜內部孔道擴散，稱氫原子內擴散過程；5）活潑氫原子與三氧化鎢發生加氫反應生成W－OH基團或H2O，同時產生W5+離子和氧缺陷，即加氫反應過程。反應速率由慢反應步驟控制，這一反應模型將很好地解釋熱處理溫度對三氧化鎢薄膜變色性能的影響。

圖5.1所示是單層膜和復合三氧化鎢薄膜即摻鉑三氧化鎢薄膜（膜厚約為100nm～200nm光學厚度）在630nm處吸光度變化∆A對通氣時間t的變化曲線。由圖中曲線斜率可知，不同溫度熱處理的三氧化鎢薄膜由于結構上的差異，著色速率顯著不同。未經熱處理的三氧化鎢薄膜樣品的著色速率恒定且很大，隨著溫度升高，復合三氧化鎢薄膜著色速率降低，而單一組分強度幾乎尚失了變色性能。對比文獻中類似的結果可知，未經熱處理三氧化鎢薄膜的著色速率由化學吸附過程或加氫反應過程控制，不受氫氣內擴散過程和氫原子內擴散過程影響，這與三氧化鎢薄膜結構疏松，氫氣及氫原子擴散速率快有關。經過熱處理的復合三氧化鎢薄膜著色速率由氫氣內擴散過程控制，隨著熱處理溫度升高，三氧化鎢薄膜結構致密化，氣體擴散系數降低，反應速率下降。

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