二维三氧化钨的高密度纳米金颗粒负载及形成机制研究

祁蒙　惠飞　汪纯慧　周权　马培杰　庞大为　李炜　杨鲁岩　陈艳辉　李昂

摘 要：金屬氧化物基体上负载纳米贵金属材料相比氧化物衬底可大大提高其催化性能，提高传感效率并降低应用成本。简易高效的负载方法对于其商业推广等应用方面具有重要的促进作用。纳米氧化钨作为一种优良的气敏和光催化材料，在半导体气体传感、光催化、电极材料、光能器件等领域有着广泛的应用。通过贵金属负载的方法可以在氧化钨半导体表面形成丰富的活性中心，成为其性能提高的有效手段。然而负载方法过于复杂成本过高阻碍了负载催化剂大面积推广及商用化。本文通过一种简易，低成本的方法在欠氧型纳米片层状氧化钨颗粒上制备了高负载率Au/WO2.6复合材料。系列实验结果表明：反应时间在24h后负载率达到最高，负载率在5mL之前随金胶体的剂量增多而增多，但随后剂量的增多并不会增大负载量。化学反应后的热处理将有助于提高纳米金颗粒与氧化钨之间的粘附力，并在热处理温度200℃～400℃时负载体系最为稳定，基体不发生相变。热处理温度超过550℃以上后基体氧化钨粉末将从具有单斜结构转变为立方结构并使片层状结构转变成球形结构。通过对不同反应时间及Au剂量的产物的研究结果表明，金颗粒先在片层结构的台阶上生成，随着反应时间的增长或反应剂量的增多，金颗粒逐步合并长大并布满整个衬底的表面。系列倾转的高分辨图像研究了Au/WO2.6的界面微观结构，发现球状纳米Au颗粒以镶嵌方式与片层的氧化钨基体在界面处形成山丘状而与衬底结合在一起，这种牢固的界面为催化过程中物质与能量的转移提供了快速通道。……