真空熱蒸發法製備氧化鎢光催化劑

在傳統催化劑的研究中，二氧化鈦(TiO₂)被廣泛利用其光催化反應處理各種環境污染問題，但二氧化鈦只能由紫外線激發，而紫外線只占太陽光中的能量約為5％，因此存 在對太陽能能量利用不足的問題，從而限制了光催化技術的應用。

由於太陽光總能量中可見光能量和紅外光能量占比分別為45％和50％，為了能充分利用可見光及紅外光的能量，科研工作者開始尋求其他新型的光催化劑，其中就包括了三氧化鎢(WO₃)，但三氧化鎢對波長在460nm以下的紫外光才有較好的吸收，對其餘可見光能量及紅外光能量仍存在利用率較低的問題，因此，通過製備工藝對三氧化鎢進行修飾成為強化其光催化性能最常見的辦法。

近來，有研究人員放棄傳統的水熱合成法，改用真空熱蒸發法製備出氧化鎢，然後對氧化鎢進行高溫缺氧處理，生成缺氧態氧化鎢光催化劑，其過程內容如下：

(1)將鎢舟接入真空熱蒸發鍍膜機的蒸發電極，再將碳纖維布放置於鎢舟的上方，使碳纖維布與鎢舟的距離為2～100毫米。

(2)開啟機械泵對真空鍍膜腔體體進行抽真空20分鐘，使腔體內壓強降至96Pa。

(3)往真空鍍膜腔體內通入2.5sccm氧氣(純度99.95％)和200sccm氬氣(純度 99.95％)，等腔體內壓強穩定後，保持20分鐘。

(4)持續往真空鍍膜腔體內通入2.5sccm氧氣和200sccm氬氣，打開熱蒸發電源，以 80℃/分鐘的升溫速度將鎢舟從室溫加熱至1500℃，然後保溫20分鐘，使鎢舟表面氧化、昇華為氣相氧化鎢，接著在碳纖維布生長出固相氧化鎢。

(5)關閉氧氣閥，中斷氧氣供給，同時持續往真空腔室內通入氬氣，在鎢舟溫度為 1500℃的條件下，進行高溫缺氧處理10分鐘。

(6)關閉熱蒸發電源，以100℃/分鐘的降溫速度使碳纖維布在真空鍍膜腔體內冷 卻至室溫，於是在碳纖維布上生長出缺氧態氧化鎢光催化劑。

相對于水熱反應法製備缺氧態氧化鎢光催化劑，採用真空熱蒸發法製備氧化鎢光催化劑,，工藝步驟更簡易，原料單一，製備成本低廉，製備條件容易控制，後續高溫缺氧處理的條件易於實現，不需要使用額外的還原劑就能還原鎢元素的價態，改善能帶結構，增加氧化鎢橋氧表面積，為氧氣分子提供更多的化學吸附中心，獲得具有寬光譜回應特性的缺氧態氧化鎢光催化劑。

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