氧化钨纳米结构制备及其光电性能研究(2)
WO3分子和晶体结构示意图
但是实际中，三氧化钨无法严格满足化学计量比，非化学计量的WO3为N型半导体，通常用WO3-X（x=0-1）表示。三氧化钨在-40~740℃之间具有不同结构的相变，这些不同的结构相变的发生不是由于钨原子和氧原子的重组，而是在原有的理想晶体结构上发生晶格扭曲与变型。温度提升时，三氧化钨的相变顺序为低温单斜（β- WO3）、三斜（σ- WO3）、室温单斜（γ- WO3）、正交相（β- WO3）和四方相（α-WO3），同时也存在吹冰方相的三氧化钨晶相，这些由低温到高温的相变均为不可逆的，因此高温稳定相在低温同样可以稳定存在；发生相变的根本原因是，处于八面体中心的W原子会向棱边发生移动，同时[WO6]八面体随温度升高会反生倾斜[5]。影响相变的因素不仅仅是温度，其他因素（如晶粒尺寸等）对于相变也有一定程度的影响[6]。
另外，在制备过程中还有可能出现带有结晶水的水合物(WO3•xH2O，x=0.33 ,1 或 2)，三氧化钨常见的水合物有WO3•0.33H2O、WO3•H2O、WO3•2H2O，这些水合物在温度升高到一定程度之后就会脱水形成相应的WO3，其中WO3•0.33H2O是一种常见的WO3结晶前驱体，也呈现出层状结构[7]。
1.1.2 三氧化钨(WO3)的性质及其应用
三氧化钨在气体检测、电化学、电致变色、光催化等领域具有非常优异的性质，因此其在气敏传感器，光电传感器，信息显示期间，智能窗，电池材料，超级电容器等领域具有十分广阔的应用前景[8]。
a.气敏传感：气敏传感器在生物、化学、军事、航空航天领域均有广泛的应用，气敏传感器可以将被检测起的种类浓度以及其他信息转化为电信号，然后根据电信号的强弱来反映其在被检测环境中的有关情况，达到检测，监控和报警的作用。气敏传感器与电脑连接可组成自动检测、监控和报警系统。三氧化钨作为常见的气敏材料对挥发性有机物非常敏感，具有反应灵敏，响应快等优势[9]。
b.变色材料：电致变色通俗理解为材料的颜色随外加电场的变化而变化，宏观表现为透过率随外加电场的改变而变化，如图1-2（1）和（2）。三氧化钨作为最常见的电致变色材料，通过离子的吸入与排出，从而发生晶体结构的变化，达到颜色变化的目的。处于原始非晶状态的三氧化钨的透过率接近100%，当施加外界电压时颜色就会变深，透过率下降[10]。张金伟等人采在液氮环境中制备了以三氧化钨为电致变色层的五层结构电致变色器件[11]。
C．Yan等人以PDMS为基底沉积一层银纳米线作为电极，以光刻胶为模具在银线上电沉积一层三氧化钨，制备了柔性电致变色器件。当拉伸率达到50%左右时，该器件的电致变色各项指标仍然处于较好的水平上[12]。
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