MoO3纳米结构的制备及其性能研究(2)
MoO3(Molybdenum trioxide)晶体呈苍黄色或白色，分子量为143.94，密度4.689g/cm3，常压下熔点795℃，沸点1155℃。三氧化钼晶体在常温常压条件下，也会有明显的升华现象，因此需要密封保存。在空气中稳定，极微溶于水（0.68g/100mL），能溶于强碱、氨水、HF、烧碱和浓硫酸等，与一般的酸不溶，可以和多种金属氧化物以及碱溶液反应生成钼酸盐[1]。
MoO3作为宽禁带n型半导体的一种，是最吸引人的过渡金属氧化物之一。由于其独特的电致变色[2-3]，热致变色[4]和光致变色性能[5]，可以作为智能材料，气体传感器，催化剂和基质材料的夹层[6-7]。此外，它是合成一些重要材料的很好的前体，如MoO2, MoS2, MoSe2 和MoO3等。因为三氧化钼拥有价格低廉、电化学性能良好、资源广泛等优点，所以它在电化学领域的应用前景十分广阔，是作为超级电容器的优良电极材料。另外，和传统的块状或微米级三氧化钼相互比较，纳米结构的三氧化钼催化性能、耐腐蚀性以及耐氧化性等性能要更好[8]。如今，对纳米材料，人们致力于能够制备出纯度高、组分均匀、团聚少，而且结构、尺寸、取向及排布等可控，通过这样来进一步提高各种物理性能。
1.1 三氧化钼的结构
三氧化钼有着三种常见的晶相，即单斜晶相、正方晶相以及吹冰方晶相，其中正交相的三氧化钼（α-MoO3）是在室温下的稳定相，其余两相都是热力学介稳相，它们分别是单斜晶相（β-MoO3）和吹冰方相（h-MoO3），当温度超过350℃时，它们可以转化为正交稳定相α-MoO3 [9]。人们普遍认为晶体结构中[MoO6]八面体的连接方式不相同使得这三种三氧化钼的晶体结构不同[10]。
[MoO6]八面体是由畸变了的氧八面体包围着一个Mo原子构成，Mo原子与O原子之间的距离相等[11]，如图1-1所示。正交相三氧化钼α-MoO3有着独特的层状结构，如图1-2所示，[MoO6]八面体相互挨着而且它们之间共用着边的顶角，微弱的范德华作用力存在于每层之间，八面体之间交错连接[12]。因为八面体之间共用边的顶角，所以才会形成有着扭曲结构的立方体，然后就构成了单斜晶相三氧化钼β-MoO3，如图1-3所示，这种结构的三氧化钼是热力学亚稳相，当温度超过400℃时，它会转变成为
![[MoO6]八面体](/uploads/allimg/180425/1-1P425214305311.jpg)
图1-1 [MoO6]八面体
图1-2 正交相三氧化钼结构示意图
图1-3 单斜相三氧化钼结构示意图
图1-4 吹冰方相三氧化钼结构示意图
具有正交相结构的α-MoO3。吹冰方晶形h-MoO3，它是由[MoO6]八面体锯齿形作为构建块，但是通过顺位相通，呈现出吹冰方晶系结构具有大的一文隧道，如图1-4。应该考虑到它的结构特点，在这些八面体之间，延伸的隧道可以作为移动离子的沟道和嵌入位点[13]。
1.2 三氧化钼的制备方法
目前所知，制备三氧化钼的方法有很多，比如说水热法、热蒸发法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、沉淀法等等[14]。制备实验样品要考虑到所选方法的实验条件、操作步骤等，所以这些制备方法各有优缺点。
1.2.1 水热法
水热法是在水热反应釜中进行，反应釜中高温高压，使得在常温常压条件下不溶的化合物溶解，进而发生反应析出氧化物。操作简单是水热法最大的优点，此外还有条件温和、环境污染少等优点。Zheng Lei等[15]通过水热法合成单晶MoO3纳米带，合成产物结晶度高、比表面积大，并且通过无机盐控制其形貌。祁琰媛等[16]也通过水热法成功合成了单晶结构的MoO3纳米带，他们是以四水合钼酸铵为原料经过化学反应后得到MoO3溶胶，然后再在水热条件下合成MoO3纳米带。