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纳米氧化钨作为一种重要的n型半导体材料,因具有独特的物理化学性能而在催化、传感、光电器件等领域具有广阔的应用前景。随着纳米技术的不断发展,纳米材料形貌对其性能的影响越来越受到科学家们的关注,因而纳米材料的形貌控制成为现阶段纳米科技领域的研究热点之一。通常采用在合成过程中加入特定的添加剂作为辅助试剂达到控制产物形貌的目的。氨基酸作为环境友好的生物小分子,种类繁多、构型独特,能够起到良好的结构导向剂作用,近年来在纳米材料合成领域备受关注。 我们以钨酸钠二水合物为钨源,盐酸为酸源,添加不同的氨基酸作为辅助试剂,在180℃条件下水热反应12小时,得到形貌各异的WOx纳米材料。采用X-射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段对所得产物进行表征,并对部分产物进行了性能考察。具体内容如下: (1)采用甘氨酸作为辅助试剂,得到大量长达5μm,直径约为15nm,长径比大于333沿着[001]方向生长的WO3纳米线。甘氨酸的加入量对产物的形貌和生长方向有显著影响。根据实验结果及相关研究,我们将WO3纳米线的生长归因于甘氨酸中氨基基团和羧基基团的协同作用。 (2)采用脯氨酸作为辅助试剂,得到向日葵状的WO3多级结构。所得向日葵状WO3在H2O2的协同作用下,对罗丹明B溶液表现出了优异的可见光催化降解性能。采用500 W的氙灯模拟可见光照射80 min后,初始浓度为4 mg/L罗丹明B溶液的降解率达95.78%,照射100 min后,降解率达97.23%。 (3)采用组氨酸作为辅助试剂,以廉价的钨酸钠二水合物代替昂贵的WCl6、W(CO)6、W(C2H5O)6作为钨源,在温和条件下制得由纳米线组装而成的蒲公英状W18O49多级结构。其中,组氨酸起到结构导向和还原作用。根据时间实验,提出了可能的生长机理并考察产物的电化学性能。结果表明,蒲公英状W18O49多级结构具有更高的电化学容量和更好的循环稳定性。