蘋果酸與氧化鎢納米形成機理分析

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當前水熱條件下得到的三氧化鎢前驅體形貌，其影響因素很多，包括了內部和外部環境因素。首先，在沒有結構導向劑的情況下，WO3固有的晶體結構使其容易形成片狀。正交W03·0.33H20是由兩種不同類型的八面體層堆垛形成，其中一種八面體是[W06]，六個氧原子通過共價鍵連接在中心鎢原子的周圍;另一種八面體是[W05(H20)]，與[W06]八面體非常相似，不同之處在于垂直于赤道面的兩個鎢原子分別被終止的W=O鍵和稍短的W——OH鍵替代。這兩種結構的八面體的晶體結構示意圖如圖4.4所示。這種八面體層容易形成的原因主要有兩個:第一，通過這兩種八面體可以通過共價鍵沿著赤道面無限延伸;第二，沿垂直方向相對不牢固的連接引起相鄰八面體層之間結合能力差，只能進行有限生長。另外，納米晶各個面的表面能不同也會導致不同面的生長速率出現差異，對其最終形貌也有一定的影響。
當外部環境隨著蘋果酸的加入而改變時，前驅體的形貌也會發生很大變化。莫若飛等人用紅外光譜證實了在一定條件下，檸檬酸中的輕基(一OH)和梭基(一COOH)能與鎢酸發生配位。因此，同為有機酸的蘋果酸含有的兩個梭基(一COOH)和一個輕基(一OH)也可能會與鎢酸配位而改變環境相的結構，從而影響產物的生長方向。形核初期，蘋果酸與鎢酸配位的同時也容易使其聚集到一起進行生長從而形成三維構造。同時，蘋果酸還能促進二維片狀結構的生長。對于正交的W03·0.33H20納米碟狀物，不同面的表面能的大小依次為{100}> {010}> {110}> {001 }。表面能高的面生長速度快，而表面能低的面生長速度相對較慢。表面能最高即生長速度最快方向的面如{100}會在長大過程中慢慢消失，而表面能相對較低即生長相對較慢的面如{010}和{110}毋會在最終形貌中保留下來。因此，在蘋果酸的配位作用和表面能差異的雙重影響下，MA/W=1時組成球狀物的納米塊會出現{010}和{110}釁面組成的兩面角。


 

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