眾所周知，三氧化鎢(WO₃)在生活中不可缺少，它作為一種重要的功能材料，在氣體探測、光催化等領域有著廣泛的應用前景，三氧化鎢特殊的結構與形貌決定其優異的性能依。通過範本法以醫用脫脂棉為範本製備准一維結構的碳摻雜WO₃納米纖維(C-dopedWO₃)，用以提高材料的氣敏性能和光催化性能。

利用XRD、TEM、SEM、HRTEM、XPS、Raman spectra等研究手段對樣品進行表徵分析，對碳摻雜三氧化鎢的性能進行系統地研究，發現該材料對丙酮具有選擇性及穩定性，並以亞甲基藍為模型污染物考察了該材料的光催化活性。

探究結果如下：
(1)碳摻雜WO₃在範本法製備下為單斜相，分析SEM、TEM、HRTEM等測試手段的結果顯示：由直徑20-40nm的超細納米晶粒組成的WO₃-500纖維直徑大約是5-10μm，其中含有大量的微孔和中空結構。晶粒尺寸的增大建立在煆燒溫度的升高。樣品的XPS C1s譜中282.2eV的W-C鍵的峰、拉曼光譜出現有序碳的G峰等結果表明碳原子摻雜入WO₃的晶格。
(2)測試不同氣體（例如丙酮、甲醇、乙醇、氨氣等）的氣敏度通過不同工作條件下，由此可以發現碳摻雜WO₃對丙酮氣體表現出了很高的選擇性和靈敏度。在300℃最佳工作溫度下材料的最低檢測濃度可以達到0.1ppm，材料最佳煆燒溫度確定為500℃，其中WO₃-500樣品對5ppm丙酮氣體的靈敏度達到了7.9；在相對濕度95%條件下，對5ppm的丙酮電阻靈敏度仍有5.72。通過重複氣敏測試發現其具有長期穩定性，H2S等有毒氣體不會導致氣敏材料失活。
(3)與純WO₃對比，WO₃-500對亞甲基藍的降解催化活性明顯提升。其中在可見光照射條件下，WO₃-500和H₂O₂構造的類芬頓體系，在120min內對亞甲基藍的降解率達到97.1%。WO₃-500和H₂O₂的協同作用是提升亞甲基藍降解速率和降解率的主要原因。碳摻雜WO₃催化劑有很好的穩定性並易於從降解體系中分離，催化劑的重複利用仍然表現出很高的催化活性。

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有機發光二極體又稱為有機電鐳射顯示（Organic Light-Emitting Diode，OLED）。OLED顯示技術的特性是具有自發光，由非常薄的塗層和玻璃基板組成的有機材料在電流通過時就會發光。OLED顯示幕幕可視角度較大，具有省電功能。

磁控濺射方法製備的三氧化鎢緩衝層研製的OLED器件：
當工作電壓達到20V時，IWO-OLED（簡稱IWO）的亮度為8791cd/m2，IWO/WO₃-OLED（簡稱IWO/WO₃）亮度為16690cd/m2；當電壓堿至19V時，IWO/WO₃器件的功率效率達到最大值1.581m/W。相比之下，對於IWO器件，當電流密度增大的時候，發光效率逐漸上升，當電流密度達到181.9mA/cm2的時候，發光效率達到最大值為4.83cd/A；對於IWO/WO₃器件，當工作電壓為19V，發光效率達到最大值9.56cd/A，其數值約為前者的兩倍。總之，IWO/WO₃-OLED無論在亮度，發光效率以及功率效率上都有顯著的改善。

脈衝等離子體沉積方法製備的三氧化鎢緩衝層研製的OLED器件：
在工作電壓20V時，IWO的亮度為8791cd/m2， IWO/WO₃亮度為17360cd/m2，其亮度約為無三氧化鎢緩衝層器件的兩倍。可得加入三氧化鎢緩衝層確實有效提高了OLED器件發光亮度。然而對於功率效率而言IWO/WO₃器件卻並沒有因為三氧化鎢的插入而得到有效改善。發光效率上，IWO/WO₃-OLED器件明顯不如IWO-OLED。分析可知，OLED器件性能與緩衝層(buffer layer)厚度均勻性以及表面平整性有著密切的聯繫。

利用XRD和AFM等分析表徵了三氧化鎢薄膜的晶格結構和表面形貌，實驗發現所製備的三氧化鎢為非晶結構，具有相對平整的表面。利用兩種方法製備的三氧化鎢薄膜作為OLED陽電極的功函數修飾層，發現其對OLED起到緩衝作用。

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自從塗層硬質合金技術發展以來，塗層的類型也產生了多樣化，較為突出的如單層多元複合塗層、多層塗層、梯度塗層、納米塗層、超硬塗層以及軟塗層等等。

1.單層以及多元複合塗層

目前，氮化鈦（TiN）以及碳化鈦（TiC）時出現較早並且使用較為廣泛的兩種單層塗層，其具有硬度大、耐磨損性能優良等優點。但是其也有一個無法避免的問題就是基體與塗層之間存在著較大的彈性模量以及熱膨脹係數的差距，會在一定程度上削弱兩者的結合力以及殘餘應力。因此，在此基礎上添加各種不同元素使之形成多元塗層材料，從而提高塗層硬質合金的各項綜合性能。如今在生產實踐中較為多見的有Ti（C,N）、TiAlN幾種多元複合塗層。此外還有一些其他元素的加入，會在不同方面提高塗層硬質合金的性能，如矽（Si）元素可提高材料的硬度以及防止化學擴散作用，鋯（Zr）、硼（B）、釩（V）以及鉿（Hf）可顯著改善材料的耐磨損性能，鉻（Cr）元素的加入可提高材料的抗氧化性能。

以Ti（C,N）塗層為例，其同時具有TiC和TiN兩種塗層的優點，應用在硬質合金刀具上後可顯著改善硬度和韌性，阻止內部裂紋擴散，減少崩刃的情況，對於塗層本身減少了內應力，提高了塗層與基體間的結合力。根據車削實驗結果表明，對比單層塗層的TiC、TiN、Al₂O₃，複合塗層Ti（C,N）具有更好的抗刀面磨損性能以及抗月牙窪磨損性能更加適用於硬質合金刀具對普通鋼、合金鋼、不銹鋼以及鑄鐵等材料的加工，其切削效率可得到大幅度提高。

而TiAlN複合塗層材料具有很好的熱硬性以及抗氧化能力被廣泛應用於高速硬質合金刀具以及金屬陶瓷刀具塗層材料。目前主要的採用技術是陰極電弧離子鍍-物理氣相沉積（Cathodic Arc Ion Plating – Physical Vapor Deposition）。其具有組織結構緻密度高、微觀硬度高（增加35%-76%）、韌性高的優點，適合於高速鋼、合金鋼等高性能材料的高速銑削，且其使用壽命相比TiN單元單層塗層提高了3-4倍。

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早年制取鎢粉的經典方法是以氫氣為還原劑將三氧化鎢粉末還原成金屬鎢粉，這個方法具有易控制純度高的鎢粉和鎢粉粒度等的特點，過去在世界上獲得廣泛採用，如今漸被藍鎢氫還原所取代。

鎢氧化物各還原反應均為吸熱反應，溫度升高對還原反應有利。低價氧化鎢比高價氧化鎢更具有較高的穩定性，因此，工業上採用的兩段還原法中的第二次還原溫度必須高於第一次還原溫度。在鎢和氧系中，存在三氧化鎢WO3、氧化鎢WO 2.9 、氧化鎢WO 2.72，氧化鎢WO 2等鎢氧化物。由三氧化鎢制取鎢粉的總反應通常是逐級進行的，即WO3(黃)、WO 2.90 (藍) 、WO 2.72 (紫)、WO2(褐)、W(灰)。

三氧化鎢氫還原法又稱為黃鎢工藝，工業生產中，最受歡迎的是連續逆氫還原方式。一般採用兩段還原法來制取中等或中偏細顆粒且粒度較為均勻的鎢粉，即第一次由WO3制取WO2，第二次由WO2制取W 。在制取粗顆粒金屬鎢粉時，則採用一段還原法，即WO3 制取W 。

細鎢粉工藝的確定原則：
(1)採用較低的還原溫度；
(2)沿爐管有較平穩的溫度梯度；
(3)較緩慢的推舟速度；
(4)較小的裝舟量或較薄的料層；
(5)較大的氫氣流量和較小的氫氣濕度；
(6)用顆粒較細的WO3 原料。

粗鎢粉工藝的確定原則：
(1)採用高的還原溫度；
(2)沿爐管有較大的溫度梯度；
(3)較快的推舟速度；
(4)較大的裝舟量或較厚的裝料層；
(5)較小的氫氣流量和較大的氫氣濕度。

三氧化鎢氫還原生產的鎢粉主要有供硬質合金用鎢粉和供鎢材加工用的鎢粉，這兩類鎢粉的生產工藝制度也是不同的。

 

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