[發(fā)明專利]一種制備介孔三氧化鎢薄膜的電化學(xué)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711067628.3
• 申請(qǐng)日: 2017-11-03
• 公開（公告）號(hào): CN107858734B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李國(guó)華;吳世照;馬超勝;周浩;劉書杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C25D11/26
• 分類號(hào): C25D11/26
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;朱思蘭

一種制備介孔三氧化鎢薄膜的電化學(xué)方法，所述方法為：以經(jīng)過預(yù)處理的金屬鎢為陽(yáng)極，鈦片或鉑片為陰極，在電解液中，于溫度為5～40℃、電壓為3～15V的條件下進(jìn)行恒電位陽(yáng)極氧化1～7h，之后取出金屬鎢，清洗、干燥后即在金屬鎢表面制得一層介孔三氧化鎢薄膜；本發(fā)明可通過控制電解液組分，陽(yáng)極氧化電壓和氧化時(shí)間在金屬鎢表面得到孔徑不同的三氧化鎢薄膜；所制得的三氧化鎢薄膜具有顯著的介孔結(jié)構(gòu)，比表面積大，與金屬鎢基底結(jié)合牢固，不易脫落；本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、操作簡(jiǎn)便、效率高，在工業(yè)化應(yīng)用方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備介孔三氧化鎢薄膜的電化學(xué)方法，具體涉及一種在含離子液體的有機(jī)溶劑電解液中經(jīng)陽(yáng)極氧化制備介孔三氧化鎢薄膜的方法。

(二)背景技術(shù)

三氧化鎢是一種間接帶隙躍遷的半導(dǎo)體納米材料，具有電致變色和氣敏等特性，可應(yīng)用于智能窗、顯示器、H₂傳感器等領(lǐng)域。具有介孔結(jié)構(gòu)的三氧化鎢薄膜，由于高比表面積和特殊的光譜響應(yīng)，能使其氣敏及電致變色靈敏度有所增強(qiáng)，近年來制備介孔三氧化鎢薄膜成為了研究熱點(diǎn)。

電化學(xué)陽(yáng)極氧化是一種價(jià)格低廉并能夠在較大面積上構(gòu)建孔徑可調(diào)、形貌規(guī)則的多孔納米材料的方法，其基本原理是以金屬或合金置于相應(yīng)的電解液中作為陽(yáng)極，在特定條件和外加電場(chǎng)的作用下，電解質(zhì)的離子刻蝕陽(yáng)極的金屬表面，逐漸積聚成具有一定的形貌和結(jié)構(gòu)的金屬氧化物，但是，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于鎢金屬陽(yáng)極氧化制備介孔三氧化鎢薄膜的報(bào)道非常少。在有限的報(bào)道中，常見的電解液，比如添加NaF等含氟鹽的硫酸溶液，制得的薄膜孔徑通常都比較大，尺寸不均一。因此，開發(fā)出新的陽(yáng)極氧化電解液體系來控制多孔薄膜的孔徑，這具有很好的研究?jī)r(jià)值。乙二醇是一種常見的有機(jī)溶劑，由于其擁有良好的溶解性，可以通過添加適量的其他物質(zhì)用于電化學(xué)的相關(guān)研究，同時(shí)，其低廉的成本使其在工業(yè)化應(yīng)用方面具有廣闊的前景。

離子液體作為一種綠色的有機(jī)溶劑，與傳統(tǒng)溶劑相比，具有良好的溶解能力、導(dǎo)電性、較寬的電化學(xué)窗口，以及良好的熱穩(wěn)定性。有研究表明，離子液體在摻水情況下，PF₆^-等含F(xiàn)陰離子會(huì)生成HF，而HF對(duì)于多孔氧化鎢薄膜的形成具有關(guān)鍵性的作用，然而，將離子液體作為乙二醇溶劑的一種添加物質(zhì)，應(yīng)用于陽(yáng)極氧化制備介孔三氧化鎢薄膜，目前尚無此類報(bào)道。因此，研究離子液體與乙二醇體系中陽(yáng)極氧化制備介孔三氧化鎢薄膜在工業(yè)應(yīng)用上具有重要意義。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、效率高以及性能穩(wěn)定的介孔三氧化鎢薄膜的制備方法。本發(fā)明方法是：將處理好的金屬鎢片放入含離子液體的有機(jī)溶劑電解液中進(jìn)行陽(yáng)極氧化，即可在金屬鎢表面獲得介孔三氧化鎢薄膜。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種制備介孔三氧化鎢薄膜的電化學(xué)方法，所述方法為：

以經(jīng)過預(yù)處理的金屬鎢為陽(yáng)極，鈦片或鉑片為陰極，在電解液中，于溫度為5～40℃(優(yōu)選25℃)、電壓為3～15V(優(yōu)選5～10V)的條件下進(jìn)行恒電位陽(yáng)極氧化1～7h(優(yōu)選3h)，之后取出金屬鎢，清洗、干燥后即在金屬鎢表面制得一層介孔三氧化鎢薄膜。

所述金屬鎢通常采用厚度為0.05～1mm的金屬鎢片，所述預(yù)處理是指：將金屬鎢分別在丙酮、乙醇、去離子水中超聲清洗去除表面油脂，最后再用去離子水沖洗，烘干即完成預(yù)處理。

所述陰極與陽(yáng)極的電極間距推薦為1～5cm，優(yōu)選1.5cm。

所述電解液由離子液體、去離子水、有機(jī)溶劑混合配制而成；其中，離子液體的體積分?jǐn)?shù)為0.6～1.6％(優(yōu)選1％)、去離子水的體積分?jǐn)?shù)為5～25％(優(yōu)選15％)，余量為有機(jī)溶劑；

所述有機(jī)溶劑為乙二醇、丙三醇等醇溶劑；