[發(fā)明專利]一種氧化鎢量子點(diǎn)材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410025908.8
• 申請日: 2014-01-21
• 公開（公告）號(hào): CN104789218B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙志剛;叢杉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
• 主分類號(hào): C09K11/68
• 分類號(hào): C09K11/68;C01G41/02;B82Y40/00
• 代理公司: 南京利豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)32256
• 代理人: 王鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氧化鎢納米材料及其制備方法，特別涉及一種高度分散、形貌均一、尺寸可調(diào)的氧化鎢量子點(diǎn)材料及其液相制備方法，屬于新材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

能源短缺與環(huán)境惡化已成為世界各國所面臨的首要問題，新興功能材料的開發(fā)將成為解決上述難題的有效途徑。氧化鎢材料因其獨(dú)特的理化和電子特性，在變色窗、光催化、燃料電池、化學(xué)傳感器、環(huán)境凈化、太陽能轉(zhuǎn)換等功能性領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景，并已成為當(dāng)前新材料研究的熱點(diǎn)之一。

非晶相氧化鎢具有很好的光、電致變色性能已為人們所熟知；而作為一種非常重要的金屬氧化物氣敏材料，氧化鎢同樣有卓越的靈敏度和選擇性，對NO?的靈敏度為其他材料的十倍以上，而對NO_2?的靈敏度更是大二十倍以上。此外，負(fù)載型氧化鎢近年來被發(fā)現(xiàn)具有很高的可見光光催化活性，能夠在可見光條件下礦化和降解水和空氣中的各種有機(jī)污染物，其優(yōu)勢在于氧化鎢較小的能隙（2.4-2.8?eV），能利用波長500?nm以內(nèi)的可見光；空穴電位很正（＋3.1?eV)，具有很強(qiáng)的氧化能力以及較強(qiáng)的抗光腐蝕能力。近期，氧化鎢作為一種新型的人工光合成材料也浮出水面，人工光合成過程即借助太陽能，利用水和二氧化碳來制造燃料和化學(xué)原料，為能源環(huán)境問題提供了極為理想的解決方案。2012年，日本物質(zhì)材料研究所Ye?Jinhua課題組首次合成了氧空位缺陷豐富的氧化鎢超細(xì)納米線，該材料表現(xiàn)出良好的二氧化碳直接光還原成甲烷的能力，而且還原過程僅由可見光驅(qū)動(dòng)。可以說，傳統(tǒng)的氧化鎢材料在諸多領(lǐng)域中也已表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，而結(jié)合新興的納米技術(shù)，對材料形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)將得到更為優(yōu)異的性能。

量子點(diǎn)(QDs，quantum?dots)，即半徑小于或接近于激子玻爾半徑的半導(dǎo)體納米晶體，是一種僅由少量的原子構(gòu)成的準(zhǔn)零維的納米材料。量子點(diǎn)因其特殊的結(jié)構(gòu)而展現(xiàn)出對材料尺寸依賴的物理性質(zhì)，已被廣泛應(yīng)用于生物標(biāo)簽、?發(fā)光二極管、激光器以及太陽能電池等不同的科技領(lǐng)域。對于半導(dǎo)體量子點(diǎn)材料，除了高比表面、高吸附性能等優(yōu)點(diǎn)外，其具備小尺寸效應(yīng)及量子尺寸效應(yīng)還體現(xiàn)在特殊的光響應(yīng)性質(zhì)上。半導(dǎo)體量子點(diǎn)的尺寸效應(yīng)使其能級分立，帶隙變寬，因而所產(chǎn)生的光生載流子移動(dòng)性差，復(fù)合困難，且具備更強(qiáng)的氧化/還原性；另外，量子點(diǎn)粒子的粒徑小于空間電荷層厚度，后者的影響可基本忽略，光生載流子可通過簡單的擴(kuò)散就能從粒子內(nèi)部遷移至表面，進(jìn)而與其它物種發(fā)生作用?？梢娏孔狱c(diǎn)的超微粒徑帶來了電荷/能量轉(zhuǎn)移模式的改變，將顯著改善體系的電荷傳輸特性，進(jìn)而提升材料性能。

然而，有關(guān)氧化鎢量子點(diǎn)制備技術(shù)的報(bào)道相當(dāng)罕見，僅有的文獻(xiàn)報(bào)道則采用模板法，如參考資料：

【1】Alivisatos,?A.?P.?Semiconductor?clusters,?nanocrystals,?and?quantum?dots.?Science?271,?933?(1996).

【2】Ozin,?G.?A.;??zkar,?S.?Intrazeolite?metal?carbonyl?phototopotaxy:?From?tungsten?(Ⅵ)?oxide?quantum?dots?to?a?zero-dimensional?semiconductor?quantum?superlattice.?J.?Phys.?Chem.?94,?7556-7561?(1990).

【3】Zhao,?Z.?G.；Miyauchi,?M.?Nanoporous-walled?tungsten?oxide?nanotubes?as?highly-active?visible-light-driven?photocatalysts.?Angew.?Chem.?Int.?Ed.?47,?7051?(2008).

但此類方法中模板的去除較為困難，為后續(xù)應(yīng)用帶來不便。因此，開發(fā)有一種有效的液相方法制備尺寸單一、分布均勻、粒徑可調(diào)的氧化鎢量子點(diǎn)溶液是需要解決的問題，同時(shí)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種氧化鎢量子點(diǎn)材料及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種氧化鎢量子點(diǎn)材料，其特征在于包括粒徑在1納米以上、而小于20納米，且具有量子尺寸效應(yīng)的氧化鎢納米粒子，并且所述氧化鎢納米粒子粒徑均一、在非極性有機(jī)溶劑中單分散。