探索三氧化鎢的變色性能 3/3

三氧化鎢的氣致變色性能是指材料在與反應(yīng)氣體接觸后，發(fā)生可逆反應(yīng)而產(chǎn)生對一定波長光波吸收的顯色反應(yīng)。對比電致變色系統(tǒng)，氣致變色系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、影響因素少、全為固態(tài)材料，光學(xué)調(diào)節(jié)范圍廣、便于大面積生產(chǎn)、器件運行無能耗，因而更具實際應(yīng)用前景。

WO3不僅是典型的電致變色材料，也是一種常見的氣敏材料，是近年來開發(fā)出來的具有優(yōu)良?xì)饷粜阅芎蜌庵伦兩�性能的半�?dǎo)體材料。WO3的氣致變色性能常用極化子模型來解釋。以氫分子為例，氫分子在催化劑（如Pt）表面化學(xué)吸附分解；然后H沿著薄膜孔道擴散、遷移；同WO3反應(yīng)生成極化子和H2O，H2O逃逸，極化子從一個晶格（W5+）向另一個晶格（W6+）的“躍遷”導(dǎo)致了光吸收，產(chǎn)生氣致變色。

以W粉為原材料，通過溶膠-凝膠法結(jié)合提拉鍍膜法制備摻鈀的WO3納米多孔薄膜。用紫外-可見-近紅外分光光度計對薄膜的透射率隨時間的變化進行原位動態(tài)的測試以分析水對氣致變色性能的影響。結(jié)果表明：生成水逃逸出來后吸附在薄膜表面，阻礙氣體擴散和與催化劑反應(yīng)；環(huán)境吸附水含有的其他氣體對膜有毒化作用；一定量的結(jié)構(gòu)水利于氫離子在膜中擴散，利于膜快速致色。

以鎢粉和正硅酸乙酯為原料，采用溶膠-凝膠技術(shù)和旋轉(zhuǎn)鍍膜法，在玻璃襯底上制備出WO3-SiO2納米復(fù)合薄膜。對高溫處理的復(fù)合膜和WO3薄膜進行氣致變色性能測試顯示復(fù)合膜的變色響應(yīng)速率比純WO3膜的更快。這是由于高溫處理后，摻有SiO2的薄膜結(jié)構(gòu)相對于沒摻雜的薄膜更松散，利于氫氣的擴散。以六氯化鎢為原料，引入合適的兩親性聚合物模板PS-co-PAAL，用溶膠-凝膠法制得較規(guī)整的多孔WO3薄膜。可得出結(jié)論：多孔結(jié)構(gòu)能提高離子、氫原子的擴散速率，提高氣致變色的相應(yīng)速度。