随着能源消耗的不断增加,开发利用绿色能源和可再生能源的相关应用(例如:光催化、太阳能电池以及光热转换等)成为了研究人员所关注的研究热点。对于这些能源器件而言,它们的能源转换效率是至关重要的。虽然影响能源器件效率有各种各样的因素,但从根本上来说是由所用材料的结构和性质所决定的。金属、金属硫族化合物、氧化物、碳化物、氮化物和磷化物等能源材料都引起了研究人员的广泛关注。氧化钨已经广泛地应用于电致变色、超级电容器、光催化、气体传感等领域。因为其地球含量丰富、组份高度可调、在低pH值下具有高化学稳定性以及优异的电导率等诸多优点,已成为一种在能源领域非常有应用前景的氧化物材料。氧化钨在光催化领域具有一定的应用前景,这是由材料本身决定的,氧化钨有合适的半导体禁带宽度(Eg = 2.6-2.8eV),它能吸收约12%的太阳光谱,通过引入氧空位还能吸收更多的太阳能。氧化钨的电子传输速率(12 cm2 V-1 s-1)比TiO2(0.3 cm2 V-1 s-1)更快,它还是一种优异的电极材料,电致变色器件和超级电容器的应用主要也是归因于它良好的电荷储存/输送性能。由于氧化钨的晶格可以容纳一定量的氧空位,能够稳定存在的非化学计量比的氧化钨有WO29(W10O29)、WO2.83(W24O68)、WO2.72(W18O49)。在氧化钨晶体中引入氧空位能够提高氧化钨晶体的导电性和自由载流子浓度,并且能够增强晶体表面对物种的吸附(如CO2、H2和NO2),使它们成为有应用前景的光催化剂,电极材料和气体传感材料。目前,由于WO3-x在近红外(NIR 780-1100 nm)光区具有强烈的吸收并具有良好的光热转换效应引起了研究人员广泛的兴趣,在NIR区有吸光性是光热疗的先决条件,所以非化学计量比的氧化钨有望成为光热疗法的新兴材料。本文针对液相法调控氧化钨的缺陷合成非化学计量比的氧化钨,固相法还原制备立方相氧化钨晶体,设计合成具有特殊晶体孔道的氧化钨晶体及其光热转换性质研究做了相应的阐述:1.利用溶剂热法将六氯化钨在正丁醇体系中制备了 W18O49纳米线束。通过在反应体系中添加硝酸钠和硼氢化钠分别做为氧化剂和还原剂来调控反应体系的氧化还原氛围,制备了“氧化型W18O49”和“还原型W18O49”。XRD结果表明它们的晶体结构和没有任何添加剂情况下制备的W18O49是一样的,唯一的区别就是不同价态钨的比例不一样。我们成功制备了钨价态及缺陷可控的W18O49纳米材料,并揭示了价态及缺陷调控对其光热转换性能的影响。还原型W18O49中含有更多的W5+,导致它在近红外光区具有更强的光吸收,在808 nm处的光热转换效率为59.6%,展示出了较好的光热转换效应和光热稳定性。2.在室温下用硝酸将钨酸钠水溶液酸化得到了水合钨酸。以水合钨酸为中间体,在不同的气氛下进行热处理,可以得到具有不同晶型的氧化钨:在空气和氮气气氛下热处理得到的是单斜相WO3;在还原性气氛下热处理得到的是立方相WO3-x。由于热力学稳定性的原因,立方晶体结构的氧化钨在室温下通常不能稳定存在,但在氧化钨晶体中引入氧空位可以稳定该立方相晶体结构。对于该立方相WO3-x进行了光热转换和电催化产氢性能的测试,发现其在808 nm处的光热转换效率为48.7%且具有良好的抗光漂白性;在0.5MH2SO4溶液中(pH=0),电催化产氢的过电势为-294 mV,相对于单斜相WO3,有着明显的电催化产氢活性。在经历了 16小时的电催化过程后,依然保持着良好的电催化活性,有望在光热转换和电催化领域进行循环使用。3.在六氯化钨和正丁醇的反应体系中加入尿素,成功地制备了六方相(NH4)xWO3。尿素的引入提供了能够稳定六方相(NH4)xWO3的铵离子。我们还研究了反应条件(尿素添加量和反应时间)对产物的影响。(NH4)xWO3的光热转换性能测试表明,2 mg/mL的(NH4)xWO3在3.5 W/cm2、808 nm的激光辐照下光热转换效率为69.3%,经过相同的五个激光辐照后,依然保持着相当的升温能力,表明了其良好的光热稳定性。