碳添加劑增強氧化鎢的光催化性能

光催化降解由於其有機和合成休眠、基本限制、成本可行性和抗化學腐蝕的長期安全性,被認為是一種有前途的廢水完全淨化技術。對染料如羅丹明 B (RhB) 的光催化降解引起了很多關注。
 
氧化鎢 (WO3) 由於其窄能隙 (2.4–2.8 eV)和高氧化電位 (+3.1–3.2 VNHE) 是一種很有前途的光催化劑候選材料。然而,WO3 具有較低的導帶能級,這限制了其應用。通過摻雜碳添加劑對 WO3 進行改性是一種很有前景的途徑。
 
染料污染圖片
 
因此有報導科學家在氧化鎢中加入碳添加劑以提高其光催化性能,製備的氧化鎢/碳混合物可用於有機污染物的光催化降解。氧化鎢/碳混合物的合成如下:市售的 WO3 粉末(Sigma Aldrich)用作 WO3/碳光催化劑的前體。碳添加劑是通過木質纖維素殘留物的化學活化製備的納米多孔碳。通過在研缽中物理混合半導體粉末和原樣碳來製備具有2wt.%碳添加劑的氧化鎢/碳催化劑。
 
碳粉圖片
 
將碳添加劑摻入三氧化鎢對降解反應具有顯著的積極影響。與裸半導體相比, 氧化鎢/碳催化劑具有優異的性能。在模擬太陽光下,將納米多孔碳作為添加劑摻入氧化鎢對兩種頑固污染物:羅丹明 B (RhB) 和苯酚的光催化降解的影響。儘管使用了低碳含量 (2 wt.%) ,但觀察到催化劑的半導體光催化性能顯著提高。此外,發現碳添加劑對光催化劑性能的影響對於兩種污染物非常不同。與裸 WO3 相比,疏水性碳添加劑增加了苯酚的光降解產率,這可能是由於苯酚分子對鹼性納米多孔碳具有更高的親和力和更強的相互作用。相反,由於 WO3/碳混合物的酸度增加以及污染物對酸性催化劑表面的親和力更強,酸性碳添加劑的使用導致更高的 RhB 轉化率。因此,通過耦合(光敏化和光催化)降解機制有利於 RhB 的光氧化。
 

 

 

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