鎢酸鹽/氧化鎢異質結光催化劑

三氧化鎢(WO3)是一種典型的n型半導體材料,在電致變色器件、氣敏 感測器、光催化劑等方面有著廣泛的應用前景。特別是在光催化領域,WO3與其他半導體(如:TiO2、Bi2O3)相比,擁有較窄的禁帶寬度(2.4~2.8eV),可以更有效的利用太陽能。

然而,三氧化鎢半導體表面上較高的光生電子-空穴複合效率是影響其光催化性能的主要因素之一,限制了WO3在光催化領域的工業應用。解決這一問題的關鍵在於提高電子-空穴的分離效率,從而提高太陽能的利用率。

原位合成钨酸盐/氧化钨异质结光催化剂图片

異質結結構目前主要應用於半導體雷射器,發光器件,太陽電池等科學領域。將異質結應用於氣敏領域是一個極具潛力的方向,利用水熱合成法,原位合成鎢酸鹽/氧化鎢異質結光催化劑的方法,可以製備出穩定、光催化活性高的成品。例如鎢酸銅/氧化鎢異質結光催化劑的製備:

(1)稱取15g鎢酸銨溶於150mL去離子水中,水浴加熱使其溶解,逐滴加入3 mol•L-1的硝酸250mL後,80℃水浴加熱1h,老化12小時。將沉澱離心,洗滌,80℃烘乾,得到WO3•H2O;

(2)對步驟(1)得到的WO3•H2O,在500℃焙燒6h,得WO3載體;

(3)配製一系列濃度的Cu(NO3)2溶液,分別將1.0gWO3載體等體積浸漬於 Cu(NO3)2溶液中(金屬元素Cu與W的品質比為0.2%,0.5%,1%,3%,5%,7%,10%),靜置 24h,90℃水浴攪拌烘乾。在此過程中硝酸銅與氧化鎢充分接觸,混合均勻;

(4)將上述硝酸銅與氧化鎢的混合物,在500℃溫度下焙燒4h,即可得到 CuWO4/WO3異質結光催化劑。

利用光催化降解羅丹明B為模型反應,考察了CuWO4/WO3異質結光催化劑的光催化活性。在對比鎢酸銅的效果後可以發現,光照90min的條件下,1wt% CuWO4/WO3樣品對羅丹明B的降解率為97%,光催化活性不僅遠遠高於CuWO4,而 且比WO3載體活性也有明顯提高。說明了CuWO4/WO3異質結光催化劑具有優異的光催化性能。

 

 

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