本论文以WO3为主要研究对象,采用水热溶剂热法和静电纺等手段合成了一系列不同纳米结构的WO3及其复合材料并对它们的光致变色性能进行优化研究,主要包括提高光致变色响应速度、光致变色效率、循环使用稳定性以及可以调节的褪色时间等性能。并且深入探索了 WO3纳米片和W03杂化纳米纤维优异光致变色性质的机理及其构效关系。制备的光致变色WO3纳米片可以作为纳米墨水使用,W03/PVP光致变色杂化纳米纤维膜可作为可擦写复写纸被反复使用,与此同时,制备的WOa/PAN杂化纤维膜还可以用于贵金属的回收以及污水处理领域。1、水合W03纳米片的制备及其快速可逆的光致变色响应以WC16和三嵌段共聚物PEO-PPO-PEO(P123)为原料,无水乙醇为溶剂,采用水热法成功制备出超薄W03二维纳米片。W03纳米片具有快速可逆的光致变色响应。在UV照射下,W03纳米片可以从黄色快速变为蓝色,通过UV/臭氧清洗机又可以使纳米片在几分钟之内褪为初始的黄色。W03纳米片的着色-褪色过程可以反复进行20次以上且没有明显衰退。这种超薄的层状结构不仅缩短了离子扩散距离,并且促进表面水分子在UV照射下的分解,从而提高了 H+插入/脱嵌的速度。研究阐明W03即使没有与金属、半导体以及有机聚合物的复合,也能体现出优异的光致变色性质。通过该简单方法制备的WO3纳米片可以用于光刻、可擦写光学器件以及纳米墨水等领域。2、静电纺a-W03/聚合物柔性纤维膜及其光致变色性质无墨水可擦写媒体作为目前纸张或非纸张印刷品潜在的替代品,由于具有环保、印刷成本低等优势,已经引起了高度的关注。因此设计廉价环保、快速光响应以及耐疲惫性的新型光致变色体系具有重要的科学意义。我们通过静电纺技术制备了一种具有优异光致变色性质的PVP/a-W03(无定型W03)柔性杂化纤维膜。这种特殊的有机-无机杂化结构赋予了纤维膜着色过程中PVP到a-W03快速的电子-质子双注入。利用5 W的手持紫外灯可以使薄膜在十几秒内变色并且通过放置在不同的氧化环境中实现了不同的褪色速度。各种图案可以反复光刻在这些杂化薄膜上并且能在自然环境下保持几天不褪色。光刻-擦除这一过程可以在同一薄膜上重复40次以上并且颜色及分辨率不发生明显衰减。该方法制备的光致变色杂化纤维膜具有成本低、环境友好以及可以大规模生产等优势,在柔性可复写媒介领域存在巨大应用潜力。3、静电纺a-W03/PAN纤维膜在贵金属回收以及污水处理方面的应用当前日益加重的重金属水污染使生态系统恶化,生物多样性得到破坏,已经对人类的生存和发展构成严重威胁,并且严重阻碍了经济和社会的健康可持续发展,必须引起高度的重视和关注。与此同时,废水中的金属污染物亦是宝贵的资源,其去除/回收对环境保护和可持续发展至关重要。然而,现有的技术无法满足污水中高效金属去除/回收的要求。基于此,将无定型W03(a-W03)通过静电纺技术嵌入到聚合物纳米纤维膜中,再经过太阳光照射,薄膜在短时间内便可以还原为蓝色。经过太阳光照还原后的纤维膜可用于从废水中快速去除/回收各种金属化合物。纤维膜上的金属还原/沉积是静电吸附/电沉积的过程。与传统的污水处理方法相比,该方法显示出以下优势:首先,纤维膜是在太阳光驱动下变为蓝色因此不需要消耗其它能源;其次,金属化合物被还原并沉积在带负电荷的大面积柔性纳米纤维膜上,这保证了纤维膜从污水中去除微量金属离子的高效率。污水中ppb级的重金属离子浓度在短时间内便可以降低2-4个数量级;第三,从污水中去除的贵金属离子可以被还原为金属纳米颗粒沉积在纤维膜上,并且通过简单的方法便可以实现纤维膜的循环利用,从而将金属污染物转化为有价值的材料。这些纤维膜成本低,对环境友好,且易于大规模生产,表明其在快速、高效地从污水中去除/回收金属离子领域存在巨大应用潜力。