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摘要
作为一种廉价的过渡金属氧化物,氧化钨具有良好的光致变色、电致变色、光催化、超电容等性能,被广泛应用于智能窗、催化剂、太阳能电池、气敏传感设备等方面。纳米氧化钨具有许多独特的性质,如大比表面积、变化的表面能及量子限域效应,这使得近年来制备纳米级氧化钨材料成为研究热点。纳米氧化钨的制备方法众多,主要分为气相法、液相法、固相法等。水热/溶剂热法又被称为热液法,是指在密闭容器内通过加热产生高压环境,在高温、高压的作用下实现水热晶体生长、水热合成及水热烧结的一种常用的制备方法。相比固相烧结过程,水热/溶剂热过程的合成温度较低,从而使晶体在生长过程中产生较少的缺陷;相比常压加热法,水热/溶剂热过程中较高的合成压力使晶体在生长过程中具有较高的结晶度,且在高温、高压环境下,反应物的性质也会发生变化,从而生成常压下无法生成的产物。此外,水热/溶剂热过程中较强的对流会使得传质更加均匀和快速,更小的温度梯度也会使晶体生长具有更高的生长速率以及均匀性。水热/溶剂热法正是由于具有经济环保、操作简便且产物粒径小、纯度高、形貌易于控制等优点,越来越受到研究者的青睐,逐渐成为制备氧化钨产物的主要方法之一,常被用来制备维度不同、形貌各异的氧化钨产物。通过有选择性地使用不同类型的添加剂,或通过改变实验条件、参数等方法,甚至通过多种掺杂,来调控氧化钨形貌。制备过程的多样化导致产物生长过程及反应机理存在多样性,如各向同性生长、择优生长(封端剂造成的)、过饱和驱动、自组装(Ostwald、Gibbs-Tomson、表面能趋于降低)等生长机理。氧化钨产物在经过结构、形貌改善后,用途更为广泛,除传统应用于智能窗、催化剂、太阳能电池、气敏传感设备等方面外,近年在荧光传感、生物成像、光致变色墨水、核辐射废水处理等方面也应用颇多。综上,水热/溶剂热法制备氧化钨产物在该领域具有重要地位,有必要对其进行系统的归纳与总结。因此本文从水热/溶剂热法角度出发,在介绍不同结构纳米氧化钨制备过程的基础上,对其生长机理及应用性能进行阐述,综述近年来国内外用水热/溶剂热法制备纳米氧化钨的现状,并展望了其发展趋势。
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