氧化鎢電子性能改善方法

氧化鎢是一種研究最廣泛的 n 型半導體光催化劑，可普遍應用于有機染料降解、水氧化、水裂解和二氧化碳還原方面。氧化鎢材料具有較窄的帶隙，約為 2.2-2.8 e V，受形貌和化學計量屬性影響。

常規氧化鎢材料有一些劣勢存在，例如空穴動力學緩慢、半導體/電解液介面間電荷轉移緩慢以及光生電子-空穴快速重合等。因此研究者們探索出一些用來提高光吸收、電荷轉移和電荷分離的方法，主要包括形貌控制、多孔結構構築、異質結構構築、負載共催化劑和摻雜。

摻雜其他雜質是改善氧化鎢電子性能的一種常見的方式。研究表明，雜質的摻雜可以改善氧化鎢的帶隙，從而增大其可見光吸收範圍。將硫和碘元素摻雜進 氧化鎢中可以提高其可見光收穫。他們進一步發現硫/氧化鎢這種淺雜質狀態表現更大的可見光吸收，而碘元素的加入則會產生一個對光催化反應有害的雜質帶。不僅有元素的摻雜，小分子的摻雜也同樣常見。將氮元素俘獲到氧化鎢結構中的方式製備了具有穩定夾層結構的氮/氧化鎢。氮的插入將氧化鎢帶隙降低到 1.9 e V，達到了擴展可見光吸收範圍的目的。光譜學和計算結果表明 氮和氧化鎢之間的弱相互作用使得氧化鎢主體晶格發生變形，最終造成了光吸收的紅移。結果表明，0.039氮-氧化鎢陽極材料在波長≤640 nm時電化效率達到接近 100%，表現出了良好的光催化活性。

在氧化鎢材料的表面生成氧空位同樣是提升其光催化活性的一個有效的手段。氧化鎢中的氧空位作為淺供體可顯著提高其導電性和供體密度。將氧化鎢放在氫氣環境中燒結從而將氧空位引入其中。與化學計量的氧化鎢相比，經過氫氣處理的氧化鎢光電流有一個數量級的增長，並且表現出優異的穩定性。