HF－PCVD法WOx纳米微晶的制备及光催化活性.pdfVIP

第37卷 第4期 稀有金属材料与工程 VblJ37．NO．4 2008笠 4月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEER1NG April 2008 HF．PCVD法WO 纳米微晶的制备及光催化活性 王俊文 ，孙彦平 ，庄 壮 ，樊彩梅 ，陈新谋2 (1．太原理工大学，山西 太原 030024) (2．石家庄经济开发区 新谋新科技开发公司，河北 石家庄 050091) 摘 要：采用HF．PCVD法，在氩．氧等离子气氛中，将WC16进行氧化反应，经骤冷制备出纳米级的WO 微晶。把WC16 进料温度为350℃时所得微晶用TEM、XRD、XPS进行了测试。结果表明：微晶呈近球形，粒径范围为 l5～65 nm，统 计平均粒径为39．0 nm，微晶为WO3和WO2 90的复合混晶体。综合分析可知：WO 纳米微晶呈包裹式层状结构，晶粒 内核为WO2 0，外壳为WO3。对微晶的形成机制进行了初步探讨。苯酚降解实验表明，固定化的WO 微晶薄膜具有明 显的光催化活性。 关键词：高频等离子体化学气相沉积；纳米微晶；氧化钨；光催化 中图法分类号：TF123；X703 文献标识码：A 文章编号：1002一l85X(1002)04—0705—04 纳米级WO 微晶因具有化学活性、半导体特性、 活性。 气体敏感性、电变色性、电磁波吸收能力强等优点， 1 实验部分 在工业催化剂、光催化剂、气敏材料、光致变色材料 及军用隐形材料等领域有着广泛的应用前景[1 】。纳米 HF—PCVD法制备WO 微晶的形成过程为： 级 WO 的制备方法较多，主要有热分解法、溶胶一凝 wcl5 )+02 )—垦堕 wq )—壁 胶法、沉淀法、微乳液法等。如：采用热分解法，以钨 酸铵为原料，于 600℃煅烧可制得平均粒径为72 rim wq饵 — wq(S) 的、由单斜晶相和三斜晶相组成的混晶 WO3粉体【4J； HF．PCVD 实验装置主要由进料系统、高频等离 亦可在400 oC下煅烧H2WO4，制得由三斜晶相和正交 子体反应系统、产品收集器以及尾气处理器4部分组 晶相组成的多晶 WO3【5】。又如，采用沉淀法，以 成。其中，进料系统包括管式汽化器、温控仪(PTC一2)、 (NH4)10w12O41·5H2O为原料，制得粒径范围为 16～57 氧气源等；高频等离子体反应系统是整个实验装置的 nm的WO3陶瓷粉体【。】；采用溶胶．凝胶法，以Na2WO4 核心，由高频等离子体发生系统、反应器、冷却器组 为原料，得到39～45 nm的WO3【1 ，或以聚乙烯醇和十 成，其中高频等离子体发生系统为激发Ar和O2产生 二酰二乙醇胺为混合型乳化剂，在二甲苯／水体系中制 等离子体炬苗的装置，由高频发生器(27．12 MHz，2．5 得15～85 nm球形纳米WO1粉体【8】。 kW)、Fassel型石英炬管[…及氩气源等组成；产品收 高频等离子体化学气相沉积法(简称HF．PCVD)综 集器为袋滤结构，采用石墨化玻璃纤维为过滤介质， 合了气相法和等离子体技术的特点[9】，所制得的纳米 其下衬不锈钢丝网，并以不锈钢格栅为支撑，由金属 颗粒呈球状、分散性好。由于高频等离子反应器提供 压圈固定而成。尾气经碱液吸收后排放。实验装置及 了一个能量集中、高温骤冷且无电极污染的反应环境， 工艺流程，如图1所示。其实验操作条件为： 特别有利于晶粒的细化，且使整个制备过程速度快， QAr J= 2．5 L／min；QAr 10．0 L／min；Qo2=8．o L／min； 反应气氛可