淡江大學覺生紀念圖書館 (TKU Library)
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系統識別號 U0002-2408201122264200
中文論文名稱 聚乙烯醇-鎢氧化物混成膜之製備與其光致變色行為
英文論文名稱 Preparation of poly(vinyl alcohol)-tungsten oxide hybrid films and their photochromic behaviors
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 化學工程與材料工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Chemical and Materials Engineering
學年度 99
學期 2
出版年 100
研究生中文姓名 潘威霖
研究生英文姓名 Wei-Lin Pan
學號 698400214
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2011-07-21
論文頁數 81頁
口試委員 指導教授-張朝欽
委員-鄭廖平
委員-陳慶鐘
委員-游洋雁
中文關鍵字 鎢氧化物  光致變色  有機無機混成膜 
英文關鍵字 tungsten oxide  photochromic  organic-inorganic hybrid film 
學科別分類
中文摘要 本實驗利用膠體化學法與析出反應製備出PVA/WO3混成粉末,並將粉末回溶製備成PVA/WO3混成薄膜。藉由析出反應能有效提升薄膜的可見光穿透度。改變鎢氧化物於混成溶液與混成粉末中的含量,利用FTIR、XRD、SEM、TEM與紫外線-可見光光光譜儀探討其結構與光學性質的改變。
從TEM與SEM圖得知,混成粉末中鎢氧化物以奈米級粒子分散於PVA水溶液中,尺寸大小為10~20 nm,且隨鎢酸鈉的添加量的增加,鎢氧化物粒子的尺寸會隨之增大。此外,將混成溶液於室溫下反應九天,鎢氧化物粒子會轉變為立方體的結構,且呈現部分結晶的狀態,尺寸大小為50~100 nm。
PVA/WO3混成薄膜經紫外光線照射後,在620 nm與930 nm的位置會出現兩個吸收峰,隨鎢氧化物含量的增加,吸收峰會有增強的趨勢,但卻會隨反應天數的增加而減弱。
英文摘要 In this study, PVA/WO3 hybrid powders were prepared by colloid chemistry method and a precipitation process. PVA/WO3 hybrid films were prepared using the precipitated powders. The visible transmittance of the hybrid films can be improved by means of the precipitation process of the powders. By varying the ration of Na2WO4‧2H2O:PVA in the solution, the corresponding structure and photochromic behavior of the film and powder were investigated using FTIR、XRD、SEM、TEM and UV-Vis.
WO3 nanoparticles in the 10~20 nm range have been observed in TEM and SEM images. From the observation by TEM, it was found that with the increase of the amount Na2WO4‧2H2O, the size of WO3 nanoparticle was obviously increased. WO3 nanoparticles became cubic nanocrystal with a length of 50~100 nm after aging of 9 days at room temperature.
When the hybrid films were irradiated by UV light, two absorption peaks appeared at about 620 nm and 930 nm in the UV-Vis spectra. The absorption intensity increasing the concentration of Na2WO4‧2H2O and decreased with increasing the aging time.
論文目次 目錄

中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 III
表目錄 VI
圖目錄 VII

第一章 序論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 3
第二章 文獻回顧 5
2.1 鎢氧化物光致變色材料 5
2.2 三氧化鎢-高分子混成光致變色材料 12
第三章 實驗藥品與儀器 16
3.1 實驗藥品 16
3.2 實驗步驟 17
3.2.1 PVA/鎢氧化物混成溶液之製備 17
3.2.2 PVA/鎢氧化物混成粉末之製備 18
3.2.3 PVA/鎢氧化物混成薄膜之製備 19
3.3 實驗設備與物化性分析鑑定 21
3.3.1 物化性分析鑑定 21
第四章 結果與討論 24
4.1 PVA/WO3混成粉末結構與性質分析 24
4.1.1 元素分析 24
4.1.2 FTIR光譜測試 26
4.1.3 UV-visible光譜測試 30
4.1.4晶體結構分析 31
4.1.5熱重分析性質測試 32
4.1.6微差掃描熱卡計測試 34
4.1.7穿透式電子顯微鏡分析 35
4.2 PVA/WO3混成薄膜結構與性質分析 38
4.2.1 UV-visible-NIR光譜測試 38
4.2.2 晶體結構分析 42
4.2.3 掃描式電子顯微鏡分析 42
4.2.4 能量光譜分析 46
4.3 不同反應條件 47
4.3.1 析出前反應一段時間 47
4.3.2 溶液攪拌狀態注入鹽酸水溶液 60
4.4 刮磨測試 64
4.4.1 退色效應 65
第五章 結論 69
參考文獻 71
附錄A 74
























表目錄

表4-1 WPB1~WPB3之元素分析 25
表4-2 不同鎢氧化物含量混成粉末與聚乙烯醇粉末之起始熱裂 33
表4-3 WPA1~WPA3薄膜照射紫外光線前後之 39
表4-4 WPB1~WPB3薄膜照射紫外光線前後之 41
表4-5 WPB1、WPB2與WPB3薄膜表面EDX元素分佈 46
表4-6 WPB2與WPA2-D9-B之元素分析 47
表4-7 WPA2不同反應時間成膜照射紫外光線後 51
表4-8 WPA2-D9-B薄膜照射紫外光線前後之可見光穿透與近紅外光吸收總值表 52
表4-9 PVA、WPB2與WPA2-D9-B之起始熱裂解溫 55
表4-10 WPB2與WPA2-D9-B薄膜表面EDX元素分佈 59
表4-11有攪拌與沒攪拌下加入鹽酸水溶液所製備的WPA2混成薄膜 63
表4-12有攪拌與沒攪拌下加入鹽酸水溶液所製備的WPB2混成薄膜 63
表4-13 WPB2不同尺寸刮刀成膜照射紫外光線前後 64
表A-1 WPB1~WPA2-D9-B之元素分析 78








圖目錄

圖2-1 WO3之單位晶胞圖 6
圖2-2 WO6共用角八面體排列之WO3結晶示意圖 6
圖2-3 三氧化鎢-金表面照射紫外光後電荷轉移示意圖 8
圖2-4 三氧化鎢-氧化鋅薄膜照射紫外光線後內部能階電荷轉移之示意圖 9
圖2-5 不同PH值下製備氧化鎢薄膜之 (A)UV-VIS吸收圖 (B)XRD圖譜。 10
圖2-6 不同草酸濃度下製備WO3薄膜之UV-VIS吸收圖 11
圖2-7 純WO3粉末和草酸誘導下製備的WO3粉末於不同紫外光光線照射時間下之色差圖 11
圖2-8 GPTMS與鎢酸衍生出的有機/無機混成薄膜結構示意圖 12
圖2-9 PVA/WO3混成膜形態模型示意圖 13
圖2-10 PVA/ WO3混成薄膜吸收圖 14
圖2-11 PVA與PVA/ WO3混成薄膜之TGA圖 15
圖2-12 PVA、PVA/ WO3與WO3混成薄膜之XRD繞射圖 15
圖3-1 PVA/鎢氧化物混成溶液製備流程圖 17
圖3-2 PVA/鎢氧化物混成粉末及混成溶液製備流程圖 18
圖4-1 PVA與不同鎢氧化物含量混成粉末照射紫外光線前之FTIR分析圖譜 26
圖4-2 WPB1混成粉末照射紫外光線前後之FTIR分析圖譜 27
圖4-3 WPB2混成粉末照射紫外光線前後之FTIR分析圖譜 28
圖4-4 WPB3混成粉末照射紫外光線前後之FTIR分析圖譜 29
圖4-5 WPA1~WPA3混成溶液稀釋至0.004M之UV-VIS吸收圖 30
圖4-6 WPB1~WPB3混成溶液稀釋至0.004M之UV-VIS吸收圖 31
圖4-7 不同鎢氧化物含量混成粉末之XRD繞射圖 31
圖4-8 不同鎢氧化物含量混成粉末與聚乙烯醇之TGA圖 32
圖4-9 PVA與不同鎢氧化物含量混成粉末之DSC圖 34
圖4-10 WPA1混成溶液之TEM圖 36
圖4-11 WPA2混成溶液之TEM圖 36
圖4-12 WPA3混成溶液之TEM圖 36
圖4-13 WPB1混成溶液之TEM圖 37
圖4-14 WPB2混成溶液之TEM圖 37
圖4-15 WPB3混成溶液之TEM圖 37
圖4-16 WPA1~WPA3薄膜照射紫外光線前之UV-VIS穿透圖 38
圖4-17 WPA1~WPA3薄膜照射紫外光線後之UV-VIS穿透圖 39
圖4-18 WPB1~WPB3薄膜照射紫外光線前之UV-VIS穿透圖 40
圖4-19 WPB1~WPB3薄膜照射紫外光線後之UV-VIS穿透圖 41
圖4-20 聚乙烯醇與不同鎢氧化物含量混成膜之XRD繞射圖 42
圖4-21 WPB1表面之SEM圖 43
圖4-22 WPB1截面之SEM圖 43
圖4-23 WPB2表面之SEM圖 44
圖4-24 WPB2截面之SEM圖 44
圖4-25 WPB3表面之SEM圖 45
圖4-26 WPB3截面之SEM圖 45
圖4-27 PVA、WPB2與WPA2-D9-B混成粉末照射紫外光線前之FTIR分析圖譜 48
圖4-28 WPA2-D9-B混成粉末照射紫外光線前後之FTIR分析圖譜 49
圖4-29 WPA2不同反應時間成膜照射紫外光線前後之UV-VIS穿透圖 50
圖4-30 WPA2-D9-B混成薄膜照射紫外光線前後之UV-VIS穿透圖 52
圖4-31 WPB2-D9薄膜照射紫外光線前後之UV-VIS-NIR穿透圖與反射圖 53
圖4-32 WPB2與WPA2-D9-B混成薄膜之XRD繞射圖 54
圖4-33 PVA、WPB2與WPA2-D9-B之TGA圖 55
圖4-34 PVA、WPB2與WPA2-D9-B混成粉末之DSC圖 56
圖4-35 WPA1-D9-2混成溶液之TEM圖 57
圖4-36 WPA2-D9-B表面之SEM圖 58
圖4-37 WPA2-D9-B截面之SEM圖 58
圖4-38 有攪拌與沒攪拌下加入鹽酸水溶液所製備的WPA2混成薄膜照射紫外光線前後之UV-VIS穿透圖 61
圖4-39 有攪拌與沒攪拌下加入鹽酸水溶液所製備的WPB2混成薄膜照射紫外光線前後之UV-VIS穿透圖 62
圖4-40 WPB2混成薄膜不同厚度的著色率圖 65
圖4-41 WPA2-D9-B混成薄膜不同厚度的著色率圖 65
圖4-42 WPB2混成薄膜之退色測試 67
圖4-43 WPA2-D9-B混成薄膜之退色測試 68
圖A-1 WPB2薄膜表面之EDX分析圖 74
圖A-2 WO3之XRD標準圖譜 74
圖A-3 WO2.9之XRD標準圖譜 75
圖A-4 WO2.72之XRD標準圖譜 75
圖A-5 PVA之熱重分析圖 76
圖A-6 WPB1之熱重分析圖 76
圖A-7 WPB2之熱重分析圖 77
圖A-8 WPB3之熱重分析圖 77
圖A-9 WPA2-D9-B之熱重分析圖 78
圖A-10 WPA1~WPA3薄膜照射紫外光線前之UV-VIS-NIR穿透圖 79
圖A-11 WPA1~WPA3薄膜照射紫外光線後之UV-VIS-NIR穿透圖 79
圖A-12 WPB1~WPB3薄膜照射紫外光線前之UV-VIS-NIR穿透圖 80
圖A-13 WPB1~WPB3薄膜照射紫外光線後之UV-VIS-NIR穿透圖 80
圖A-14 WPB2混成薄膜照光前之光學能隙圖 81
圖A-15 WPA2-D9-B混成薄膜照光前之光學能隙圖 81


參考文獻 參考文獻

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論文使用權限
  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2016-08-29公開。
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