高光催化活性的三氧化鎢基複合納米纖維

光催化是一種環保、操作簡單、礦化率高、氧化能力強的廢水處理技術，能有效去除水中低濃度的有機污染物。三氧化鎢 (WO3) 由於其窄能隙 (2.4–2.8 eV)、價帶 (VB) 的高氧化電位 (+3.1–3.2 VNHE) 是光催化劑的有希望的候選者，這進一步有助於提高性能在可見光下。 WO3 是一種被廣泛研究的金屬氧化物半導體，用於許多前沿應用，如光/電催化、能量存儲、智能窗、抗菌、抗癌劑和病原體控制。鎢酸鋅 (ZnWO4) 具有較寬的帶隙（約 3.8-5.7eV），並具有與 WO3 匹配的能帶結構。 ZnWO4 的引入不僅顯著促進了電子-空穴分離，而且拓寬了 WO3 的吸收邊並增加了光吸收。此外，由於增加了半導體與貴金屬之間的電子轉移，貴金屬銀（Ag）的加入可以提高可見光光催化效率。

成功製備了具有高可見光光催化活性的WO3基複合納米纖維，大大提高了載流子分離率。通過簡單的靜電紡絲路線和隨後的退火處理成功地製造了一種新型的 Ag/ZnWO4/WO3 複合納米纖維。 Ag/ZnWO4/WO3複合材料的合成及表徵如下：

在典型的程序中，將偏鎢酸銨（AMT，1.3g）溶解在 2mL 去離子水中。隨後，在磁力攪拌下依次加入3mL DMF、0.6g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、0.002g AgNO3和0.1g ZnNO3。在室溫下攪拌 24 小時後，將得到的均質前驅體溶液轉移到注射器中進行靜電紡絲。靜電紡絲過程施加15kV的電壓和11cm的收集距離。然後，將採集的樣品在空氣中以500℃的溫度以2℃/min的升溫速率退火4h，得到Ag/ZnWO4/WO3複合納米纖維。 Ag/WO3和WO3納米纖維的製備過程與Ag/ZnWO4/WO3複合材料的製備過程類似。在分別不存在 ZnNO3 和 AgNO3/ZnNO3 的情況下，分別獲得了 Ag/WO3 和 WO3 納米纖維。

光催化活性測試如下進行。將0.1g Ag/ZnWO4/WO3（或WO3、Ag/WO3）複合納米纖維加入250mLMB（200mg/L）水溶液中，避光攪拌懸浮液30min，直至吸附/解吸過程達到平衡。採用 300W 氙燈作為紫外-可見光源，並放置在距溶液 13cm 處。每 15 分鐘取 4 mL 溶液，離心除去懸浮液。然後通過分光光度法測量MB在664nm處的最大吸光度。

綜上所述，成功製備出具有高光催化活性的三氧化鎢基複合納米纖維，大大提高了載流子分離率。獨特的 Ag/ZnWO4/WO3 複合納米纖維光催化劑已成功製備，並且它們顯示出比 Ag/WO3 和 WO3 納米纖維更高的光催化活性。所製備的Ag/ZnWO4/WO3可以提高可見光吸收效率，有效提高載流子分離速率，從而抑制它們的複合過程。受益於結構和成分優勢，Ag/ZnWO4/WO3 納米纖維是一種適用於光催化、電池、過濾、傳感器等應用的可行材料。

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