退火处理对共沉淀法制备的纳米级氧化钨表面形貌、光学及结构性能的影响

摘要： 采用低成本的共沉淀法合成了具有单斜结构的氧化钨（WO3）纳米颗粒。所得纳米颗粒在相同物理条件下分别于400°C、500°C、600°C、700°C、800°C和900°C退火处理1小时。通过X射线衍射（XRD）分析、扫描电子显微镜（SEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、紫外-可见（UV-Vis）分光光度计及拉曼光谱研究了合成纳米颗粒的形貌、结构与光学性能。XRD结果表明该纳米材料具有单斜晶相的晶体特性，其晶粒尺寸随退火温度变化范围为14-87纳米。采用Williamson-Hall分析法研究了晶格应变与晶粒尺寸的变化关系。紫外-可见光谱测试显示，由于氧空位对电子能带结构影响的差异，制备材料的禁带宽度随退火温度在2.51-3.77电子伏特间变化。SEM观测到均匀分布且尺寸不规则的纳米颗粒；HRTEM分析表明500°C退火样品沿[002]晶面生长（d间距0.39纳米），800°C退火样品沿[200]晶面生长（间距0.36纳米）。透射电镜图谱中均匀清晰的衍射条纹证实了合成纳米材料的晶体特性。文中还讨论了拉曼光谱806 cm?1特征峰位置与峰宽的关联性。这些性能提升使WO3纳米材料成为光催化、电致/光致变色器件等众多潜在应用的高效材料。