鎢酸銫懸浮溶液之光學特性

將不同球磨轉速與球磨時間的鎢酸銫懸浮溶液(重量百分濃度為2wt%)進行 UV/VIS/NIR儀器的量測，其中球磨轉速分別設定為500rpm、250rpm、180rpm及 120rpm，各懸浮溶液球磨的時間皆為1~3小時。其中，藉由加入pH=8的KOH水溶 液來稀釋懸浮溶液使其濃度改變，再將各種不同條件下所製備的鎢酸銫懸浮溶液 進行測量，其分析結果分為以下兩個部分。

(一) 相同的球磨時間與轉速，但不同濃度的懸浮溶液：

當球磨轉速越快、球磨時間越長，通常球磨後的鎢酸銫粒子大小將會越細小，

但由於球磨轉速達500rpm時，氧化鋯球磨珠可能對鎢酸銫懸浮溶液造成汙染而影 響鎢酸銫的測量結果。因此，本實驗將球磨轉速設定為250rpm以及球磨時間為3小 時，最後再將所取得的鎢酸銫懸浮溶液進行UV/VIS/NIR儀器之量測。

球磨轉速250rpm、球磨時間3hr之條件下，本實驗針對不同濃度的鎢酸銫懸浮 溶液進行穿透率之測量，其穿透圖譜如圖4-10所示。本實驗結果顯示，懸浮溶液濃 度由2wt%開始逐漸減半，直到其濃度降低至0.25wt%時，才有些微的可見光穿透現

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象。本研究持續進行樣品的稀釋及量測，發現濃度降低至0.03wt%時，可見光波段 的穿透率可達到62%，而且近紅外光吸收的效果依然顯著。由圖4-10中可得知，雖 然隨著濃度之降低，可見光波段的穿透率會提高，但當濃度低於0.015wt%時，其 近紅外光吸收特性卻明顯減弱。

懸浮顆粒對液體而言算是非均質相，所以會對入射光產生散射，濃度越高者其 散射就越明顯，因此各波段的穿透率就越低。但相對於可見光波段，近紅外光波 段與紫外光波段的穿透率都明顯偏低，這說明鎢酸銫粒子確實具有紅外與紫外光 吸收之特性，但兩種波段的變動程度有明顯的差異性，代表兩波段的吸收機制是 不同的，本研究初步認為這兩波段的吸收分別是來自氧與鎢原子，其電子各吸收 光波躍遷所致。根據本實驗的結果得知，當鎢酸銫懸浮溶液的重量百分濃度稀釋 至0.03wt%時，具有適當的可見光穿透率與近紅外光吸收之特性。

圖4-10不同濃度下鎢酸銫懸浮液之UV/VIS/NIR光譜分析圖。

(球磨轉速為250rpm，球磨時間為3小時)

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(二) 相同濃度的懸浮溶液，但不同的球磨轉速與時間：

由第一部分得知，當鎢酸銫懸浮溶液的重量百分濃度為0.03wt%時，同時具有 良好的可見光穿透與近紅外光吸收之特性。因此我們固定重量百分濃度為0.03wt%，

此時改變球磨的轉速分別為500rpm、250rpm、180rpm及120rpm，而各球磨的時間 均為一至三小時來進行分析。

首先，先將球磨轉速設定為500rpm，球磨時間分別為1~3小時，取重量百分濃 度為0.03wt%的鎢酸銫粉末進行球磨，並針對其懸浮溶液來進行穿透光譜之分析與 比較(如圖4-11所示)。當球磨時間為1h時，可見光波段的穿透率最高可達60%；球 磨時間增加至2h時，可見光穿透率最高達到70%；當球磨時間為3h時，可見光的穿 透率更增加到75%。然而，近紅外的吸收特性卻隨著球磨時間拉長而逐漸變差。

當球磨時間越長，鎢酸銫顆粒應越細，顆粒的截面積變小，發生散射機率降低，

這有助於可見光波段之穿透，但紅外波段的穿透率也隨之增加，本研究認為這可 能是鎢的價數改變所致。鎢酸銫中鎢的價數有正五價與正六價，在大氣的氣氛中，

當球磨時間越長則越容易氧化成W⁺⁶，以致於鎢原子中的電子躍遷機制變弱，故造 成紅外吸收變差。此外，球磨的時間越久，氧化鋯球磨珠的汙染也越會較明顯。

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圖4-11500rpm下不同球磨時間之鎢酸銫懸浮液UV/VIS/NIR光譜分析圖。

由於轉速500rpm較易使懸浮溶液被鋯磨珠所汙染，所以我們降低球磨轉速至 250rpm，重量百分濃度仍維持為0.03wt%，球磨時間為一至三小時，接著也進行光 譜的量測與比較(如圖4-12所示)。根據圖4-12的數據得知，隨著球磨時間的增加，

可見光波段的穿透率由一小時的37%提升至61%，但近紅外光穿透部份並未隨著球 磨時間的增加而有顯著的提高，而這些現象仍可由上述的理由來說明。其中，因 為球磨轉速較低，鎢原子氧化成W⁺⁶的機率也應相對較低，所以近紅外光的吸收率 隨著球磨的時間之增長只有緩慢的下降。

此外，再將轉速由250rpm降低至120rpm，發現可見光波段的穿透率雖然也隨 著球磨時間的增加而提高，但由於轉速太低，使粒徑變小的效果較不顯著，所以 可見光波段的穿透率更低於40%(如圖4-13所示)。此時，鎢原子價數的變化也應更 不明顯，所以紅外吸收之差異也很小。

因為球磨轉速120rpm時的可見光穿透率並不理想，最後本實驗再將轉速提升 至180rpm，球磨時間仍為一至三小時，並與球磨轉速250rpm球磨、時間為三小時

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者進行穿透光譜之比較(如圖4-14所示)，發現兩種轉速在可見光穿透度與近紅外光 吸收效果上相差不大。因此，本研究挑選250rpm/3hr、180rpm/1hr與180rpm/3hr的 球磨條件進行其成份與粒徑之分析。

圖4-12250rpm下不同球磨時間之鎢酸銫懸浮液UV/VIS/NIR光譜分析圖。

圖4-13120rpm下不同球磨時間之鎢酸銫懸浮液UV/VIS/NIR光譜分析圖。