- 上一篇：Fe-Cu合金中刃型位错运动的分子动力学模拟
- 下一篇：纳米胶体的制备及其稳定性研究
1 绪论
近年来，过渡金属氧化物固其较高的光学对比度和良好的重复致色稳定性而吸引了人们的注意。它们在高能效灵巧窗、可变反射率镜以及高对比度非辐射信息显示器上都具有良好的应用前景[1]。在这些氧化物中，MoO3是一种禁带宽度(Eg) 为3.15 eV 的n型半导体材料，因为在催化剂，电致、光致变色器件，电子显示设备和感测气体如NH3、CO2和乙醇等方面的应用而逐渐成为引起科技研究者们关注的焦点。薄膜形式的MoO3是一种功能材料，由于具有优异的变色性能，在大面积平面显示器、智能窗、储能器、气敏元件等许多有潜力的领域中具有十分广阔的应用前景[2]。
1.1 MoO3的结构论文网
三氧化钼通常以三种物相存在：正交相(Orthorhombie)、六方相(Hexagonal)和单斜相(Monoclinic)，前者为室温下的热力学稳定相，后两者为热力学介稳相。正交相三氧化钼(α-MoO3)具有独特的层状结构，每个Mo原子被畸变了的氧八面体包围，形成MoO6八面体。同层MoO6八面体之间共享棱和赤道顶角，层与层之间存在较弱的范德华作用力，如图1。正交相三氧化钼按这种方式彼此连接并堆积起来，沿着三维空间无限延伸。六方相和单斜相三氧化钼(h-MoO3和β-MoO3)具有ReO3类型的钨青铜结构，以MoO6八面体为基本建筑单元。单斜相三氧化钼中MoO6八面体之间共享所有顶角，形成扭曲的立方体；六方相三氧化钼由MoO6八面体共角构成链，链与链之间通过顺位连接成片再进行堆积。三氧化钼的层状晶格结构和框架中存在四面体、八面体空穴和广延的通道，可以作为离子的嵌入位置和流通渠道。晶体结构中通道的大小适合小离子的插入和脱出，是理想的锂离子插层材料。这些优良特性使其在信息显示与储存、催化剂、传感器等领域具有广阔应用前景[3,4]。
图1.1 三氧化钼分子结构图
1.2 MoO3的基本性质
1.2.1 电致变色
电致变色是指物质在外加电压的感应下，由于电场的原因，物质发生氧化-还原反应，导致物质的光吸收或光散射特性发生变化，继而引起其颜色的变化，而这种颜色的变化能够可逆地响应电场的变化。其中MoO3的变色是通过Mo的变价引起光的吸收，电子和离子同时注入到晶格间隙产生着色，用方程式表示为：
MoO3+xA++xe-→AxMoO3 （1.1）
式中：0<x<1；A+为Li+，H+，K+，Na+等。A+的注入使得部分Mo6+还原为Mo5+，电子e-吸收光子能量而处于激发态，在Mo5+与Mo6+能级之间迁移，电子迁移时吸收光子能量导致着色。电致变色材料在变色的玻璃窗、大面积屏幕、“灵巧窗”、防炫目后镜等方面都有非常广阔的应用前景[5]。例如当室外光照过强时，玻璃颜色会逐渐变深，既可防止室内温度过高，同时也有助于减少电视、电脑监视器屏幕等对人眼睛造成的反光。当室外阳光微弱时，玻璃会变得透明，以增强透光性。该玻璃能发挥天然空调的功能，节能效率最高时，能使建筑物空调节能一半以上[3]。
张金伟等[5]在基片温度173 K的条件下，采用直流反应磁控溅射法制备MoO3薄膜。探讨了MoO3薄膜的电致变色性能和微观结构之间的关系。结果表明，超低温有利于MoO3薄膜非晶化，薄膜表面有较多的孔隙，有利于Li的抽取，进而显示出很好的变色性能，在550nm处着色系数达到了41.6 cm2 /c，可见光400-800nm范围内着色态和漂白态平均透光率差值达60％以上。