钼酸铋薄膜的化学溶液制备技术及其性能表征

石文超（江汉大学化学与环境工程学院，湖北 武汉 430000）

钼酸铋等Bi2(MoO4)3(称为α-Bismuth钼酸),Bi2Mo2O9(称为钼酸β-Bismuth)和Bi2MoO6(称为γ-Bismuth钼酸)被广泛用作有效的催化剂在烃类部分氧化,如生产不饱和醛的反应,不饱和腈、二烯烃、聚合物和纤维。由于其高选择性氧化的活性较低的碳氢化合物和高导电率,尤其是对大气中挥发性有机化合物的敏感性,所以钼酸铋可以作为潜在的气体传感器。本文以合成处理单一的Bi2(MoO4)3为例，对Bi2(MoO4)3的晶体结构和表面形态分别以XRD和AFM技术在室温下进行光致发光性质的实验。

1 实验

高纯硝酸铋(Bi(NO3)·5H2O,≥99%)和钼酸铵(4Mo7o24·6H2O，≥99.9%)被用作原材料。对溶剂、乙二醇、丙二醇进行了研究比较。硝酸铋、钼酸铵和Bi/Mo摩尔在相应的溶剂中比为2:3，溶解，乙二醇和丙二醇分别获得和MoO42-和Bi3+两种解决方案。获得了钼酸铋溶胶混合以上两种解决方案,添加醋酸，调整粘度，在室温下搅拌1小时。然后钼酸铋索尔保持在40℃状态下15个小时或更多。之后,索尔spin-coated单晶矽基板上以4000转/分钟的速度,然后在40～50℃晾干。然后在空气中退火1 h，增加2℃/分钟的速度，减少开裂[1]。

为了确保热过程,一些溶胶在60℃10 h遵循最初的粉状态,这是用来制造热重量分析(TG)和差热分析(DTA)的仪器。图1说明了钼酸铋粉干的热分解行为在100毫升/分钟的空气流动,加热速率和初始质量分别是10℃/分钟和9.991毫克。随着温度增加,明显观察到体重低于351℃,这是由于残留溶剂的蒸发粉作用.如图1所示。

图1

图1的三个放热峰分别在274℃、312℃和348℃时出现了DTA曲线,分别对应于羧酸盐-醇盐分解的前兆。一步是发现在TGA曲线从406到424℃温度范围内,伴随着一个放热峰在415℃和重叠。另一个DTA曲线放热峰在439.8℃[2]。TGA的平坦地区是在680℃。从实验结果中可以清楚的看到，多晶钼酸铋形成温度在680℃左右.

2.结果

2.1 结构

图2显示了钼酸铋薄膜的x射线衍射模式,这是分别沉积在硅(110)和退火在250～550℃1小时。

图2

所有的材料都是源自于1，2-propanediol溶剂。从图2中可以清楚的看到,薄膜在250℃和350℃退火非晶。观察到的峰值来自硅(100)衬底。在450℃和550℃退火后,非晶薄膜转换成多晶Bi2(MoO4)3薄膜。根据标准的JCPDS数据，观察所有山峰纯粹的多晶Bi2(MoO4)3粉。结果表明,一个阶段的多晶Bi2Mo3O12薄膜被化学溶液获得的过程，结果也证实为热分解行为，也就是图1中提到的钼酸铋粉干。

2.2.AFM测量

在显微图下AFM钼酸铋薄膜的表面形态，450℃烧结源自不同的溶剂。看来,溶剂会影响薄膜的形态。薄膜来源于1,2-propanediol解决方案展示一个统一的和更少的多孔微结构(Fig.4b),然而薄膜由乙二醇溶液展品多孔和粗糙表面(Fig.4a)[3]。薄膜的晶粒尺寸约为200海里。薄膜主要来自两种溶剂,得出结论:1、2-propanediol溶剂可以有助于获得一个紧凑和致密的薄膜。

3 结论

化学计量多晶钼酸铋(Bi2(MoO4)3)薄膜与炉火一直在准备阶段，Si(100)基板是由化学解决方案的过程。对两种溶剂进行了调查，结果证明溶剂会影响薄膜的形态,和1,2-propanediol溶剂联合使用有助于获得一个紧凑和致密的薄膜。此外，在室温下,广泛的发光带峰值约为693纳米时，可以观察到的紫外线激发下的状态。同时，化学溶液处理是一种廉价和高生产技术准备Bi2(MoO4)3薄膜，值得使用。

[1]李艳红,成萍,许伟,吴春燕,赖欣,徐成刚,毕剑,高道江.钛酸盐薄膜软化学制备技术的研究进展[J].材料导报,2008,S1:45-48.

[2]刘洋,余萍,肖定全,郭吾卿,田云飞,胡国兵.SrMoO_4 薄膜的化学溶液制备技术和发光性质研究(英文)[J].稀有金属材料与工程,2008,S2:177-180.

[3]郭吾卿,余萍,肖定全,胡国兵,田云飞,刘洋.钼酸铋薄膜的化学溶液制备技术及其性能表征(英文)[J].稀有金属材料与工程,2008,S2:192-195.