增強光催化性能的三氧化鎢-二氧化鈦光催化劑

近十年來,半導體粉末作為光催化降解水中有機污染物的應用受到了廣泛關注。二氧化鈦 (TiO2) 抑制了驚人的光催化性能,包括高活性、化學穩定性和低成本。然而,TiO2(帶隙為3.2 eV,由波長小於387 nm的光子激發)的光催化活性仍受紫外線波長照射的限制,因此在陽光照射期間不能有效地發生光催化過程。總太陽光譜輻射的 4% 處於紫外線區域。
 
增強光催化性能的三氧化鎢-二氧化鈦光催化劑以仲鎢酸銨為原料合成,其在可見光下的光催化性能得到極大提高。 TiO2 通過 WO3 偶聯並根據三種不同的程序進行沉積:將 TiO2-粉末(P25 Degussa,4 g L-1)在劇烈攪拌下懸浮在稀氨溶液中,用化學計量的鎢酸(H2WO4)溶解,然後將懸浮液沉積在玻璃基板上,在空氣中乾燥並在450°C 4 小時。重複相同的沉積過程 3 次,以獲得沉積比質量約為 0.2 mg cm-2 (±0.05 mg cm-2) 的厚層。高於該值表明SA的光催化降解率為TiO2-P25。
 
WO3-TiO2光催化劑的SEM圖像
 
在劇烈攪拌下,將 0.05 mol TiCl4 溶解在 100 ml 無水乙醇中,然後用 150 ml 水稀釋。在該步驟中,仲鎢酸銨粉末根據選定的摩爾比引入。之後,將氨溶液滴入TiCl4/乙醇/水/APT溶液中,鈦酸凝膠沉澱。沖洗凝膠並通過離心分離直到無法檢測到 Cl− 離子。然後在劇烈攪拌下將H 2 O 2 溶液(30重量%) 逐滴加入凝膠中,直至獲得黃色粘稠溶液,其適合旋塗沉積。使用旋塗方法僅沉積一次,用於第二和第三道工序。將所有催化劑沉積物乾燥並在空氣中在450°C下燃燒4小時,並使用相同範圍(400-500°C)的退火溫度製備偶聯的WO3/TiO2催化劑。
 
二氧化鈦圖片
 
綜上所述,增強光催化性能的三氧化鎢-二氧化鈦光催化劑以仲鎢酸銨為原料合成,其在可見光下的光催化性能得到極大提高。在4wt.% WO3下,帶隙能降低到2.3 eV,可見光下相應的光催化活性顯著增強。在紫外線照射下,還觀察到更高的光催化活性和對引入 WO3 的更好響應。對於由程序2製備的偶聯催化劑,在可見光下也觀察到一些WO3 負載的光催化抑制,並且在UV光下觀察到0.5wt%的WO3有很大的增強。
 

 

 

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