探索三氧化鎢的變色性能 3/3

三氧化鎢的氣致變色性能是指材料在與反應氣體接觸后，發生可逆反應而產生對一定波長光波吸收的顯色反應。對比電致變色系統，氣致變色系統結構簡單、影響因素少、全為固態材料，光學調節范圍廣、便于大面積生產、器件運行無能耗，因而更具實際應用前景。

WO3不僅是典型的電致變色材料，也是一種常見的氣敏材料，是近年來開發出來的具有優良氣敏性能和氣致變色性能的半導體材料。WO3的氣致變色性能常用極化子模型來解釋。以氫分子為例，氫分子在催化劑（如Pt）表面化學吸附分解；然后H沿著薄膜孔道擴散、遷移；同WO3反應生成極化子和H2O，H2O逃逸，極化子從一個晶格（W5+）向另一個晶格（W6+）的“躍遷”導致了光吸收，產生氣致變色。

以W粉為原材料，通過溶膠-凝膠法結合提拉鍍膜法制備摻鈀的WO3納米多孔薄膜。用紫外-可見-近紅外分光光度計對薄膜的透射率隨時間的變化進行原位動態的測試以分析水對氣致變色性能的影響。結果表明：生成水逃逸出來后吸附在薄膜表面，阻礙氣體擴散和與催化劑反應；環境吸附水含有的其他氣體對膜有毒化作用；一定量的結構水利于氫離子在膜中擴散，利于膜快速致色。

以鎢粉和正硅酸乙酯為原料，采用溶膠-凝膠技術和旋轉鍍膜法，在玻璃襯底上制備出WO3-SiO2納米復合薄膜。對高溫處理的復合膜和WO3薄膜進行氣致變色性能測試顯示復合膜的變色響應速率比純WO3膜的更快。這是由于高溫處理后，摻有SiO2的薄膜結構相對于沒摻雜的薄膜更松散，利于氫氣的擴散。以六氯化鎢為原料，引入合適的兩親性聚合物模板PS-co-PAAL，用溶膠-凝膠法制得較規整的多孔WO3薄膜。可得出結論：多孔結構能提高離子、氫原子的擴散速率，提高氣致變色的相應速度。