三氧化鎢(WO3)是一種重要的n型半導(dǎo)體材料,它具有優(yōu)越的光電性能,在太陽能電池、光電器件、光催化、感測器材料等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。目前常用製備三氧化鎢的方法有多種選擇,其中水熱合成法是常見的一種。
一、水熱合成法的由來
說到水熱合成法就不得不提及水熱法,水熱法是19世紀中葉地質(zhì)學(xué)家模擬自然界成礦作用而開始研究的。1900年後科學(xué)家們建立了水熱合成理論,此後又開始轉(zhuǎn)向功能材料的研究。目前用水熱法已製備出百餘種晶體。水熱法又稱熱液法,屬液相化學(xué)法的範疇,是指在密封的壓力容器中,以水為溶劑,在高溫高壓的條件下進行的化學(xué)反應(yīng)。水熱反應(yīng)依據(jù)反應(yīng)類型的不同可分為水熱氧化、水熱還原、水熱沉澱、水熱合成、水熱水解、水熱結(jié)晶等。水熱合成法是製備三氧化鎢時常見的方法。
二、水熱合成法的原理
水熱合成法是指溫度為100-1000 ℃、壓力為1Mpa-1GPa 條件下利用水溶液中物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)所進行合成的方法。在亞臨界和超臨界水熱條件下,由於反應(yīng)處於分子水準,反應(yīng)活性提高,因而水熱反應(yīng)可以替代某些高溫固相反應(yīng)。又由於水熱反應(yīng)的均相成核及非均相成核機理與固相反應(yīng)的擴散機制不同,因而可以創(chuàng)造出其它方法無法擁有的優(yōu)點。
三、怎麼制取三氧化鎢
一般以鎢酸鈉為原料,在鎢酸鈉溶液中加入鹽酸酸化,並在130-200℃水熱反應(yīng)1-5天,最終可以得到細微性分佈均勻的三氧化鎢。
四、水熱合成法的優(yōu)缺點
優(yōu)點:
(1)可減少一般液相合成需要經(jīng)過鍛燒轉(zhuǎn)化為氧化物的步驟,將金屬或其前驅(qū)物直接合成;
(2)能夠有效的控制粉體的粒徑、細微性分佈和形貌;
(3)可極大的降低甚至避免硬團聚的形成;
(4)製備的三氧化鎢粉體具有晶粒發(fā)育完整、細微性小、分佈均勻和分散性較好等特點。
缺點:
(1)安全性能差;
(2)密閉的容器中進行,無法觀察生長過程,不直觀;
(3)設(shè)備要求高(耐高溫高壓的鋼材,耐腐蝕的內(nèi)襯)、技術(shù)難度大(溫壓控制嚴格)、成本高。