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氧化钨是一种n型半导体材料,它由于来源广泛、组成高度可控等特点而受到研究者的广泛关注。氧化钨包括化学计量WO3和亚化学计量的WO3-x。WO3中氧空位的引入会大大改变材料的电子结构和性质,并且不同含量的氧空位的作用机制也不相同。氧空位的构筑一般会在禁带中形成新的缺陷能级,并会增加氧化钨中的自由载流子密度。当氧空位含量较低时,缺陷能级的存在使电子可以从价带到缺陷能级或从缺陷能级到导带跃迁,导致氧化钨的带隙缩小以及它在可见甚至近红外区域光吸收的增强,从而有利于光催化活性的提高。氧空位含量较高时,WO3-x中高的自由载流子浓度可以产生LSPR效应,使缺陷氧化钨在可见或近红外区域具有显著增强的光吸收。这种非金属等离子体材料的LSPR不仅具有可调控性,而且对于外部的环境十分敏感,因此可以被应用于生物传感领域。此外,缺陷WO3-x的LSPR效应大大扩展了材料的光吸收范围,所以它也被广泛应用于光催化领域。然而LSPR激发产生的热电子易于自冷却,而构筑金属/半导体异质结构是提高热电子转移和载流子分离效率的有效策略。因此,本文研究了氧化钨中缺陷的构筑及其对材料性质的影响,还探究了金属/氧化钨等离子体异质结构的制备,并将缺陷氧化钨和氧化钨基异质结构应用于光催化和生物检测领域。主要内容如下:(1)缺陷WO3-x纳米带的制备及其可见光光电催化性能的研究利用一步溶剂热法,我们制备了缺陷WO3-x纳米带,并通过改变实验条件对氧空位的含量进行了调控。通过对比研究,缺陷WO3-x纳米带具有显著增强的光电催化性能,这主要是由于氧空位的构筑。氧空位的存在使材料的光学带隙变小、拓展了材料的光吸收范围;氧空位的构筑还增加了材料中的自由载流子密度,导致材料导电性的提升。(2)具有可控LSPR的亚化学计量WO3-x的制备及其生物检测的应用我们利用一种简单的化学还原法成功地制备了亚化学计量WO3-x,其在可见和近红外区域显示出很强的等离子体共振吸收。通过改变反应温度,我们可以对LSPR的性质进行调控。在以牛血清蛋白为模型分子的光学检测体系中,亚化学计量W03-x表现出定量检测生物体的潜力。(3)Ag/WO3-x异质结构的制备及其在光催化领域的应用研究通过湿化学还原法,我们成功地制备了Ag/W03-x异质结构,它在可见和近红外区域表现出最大的光吸收,这是WO3-x的带间吸收、LSPR吸收和Ag的LSPR吸收结合的结果。在亚甲基蓝的光降解实验中,Ag/WO3-350具有最强的光催化活性,其中WO3-350的等离子体共振效应发挥了重要的作用。