偏鎢酸銨製備空心介孔WO3球

三氧化鎢(WO3)的禁帶寬度為2.8eV,並且通過摻雜和表面修飾,其禁帶寬度還可以進一步降低,使其禁帶上的電子在可見光照射下就可以激發而躍遷到導帶上,從而具有光催化性能。因而,在製備過程中控制WO3顆粒的大小、形貌是研究工作者關注的重點方向,由偏鎢酸銨(AMT)為原料製備的空心介孔WO3球是其研究成果之一。因為由量子效應引起的導帶電子與價帶空穴的能級移動,使得WO3的還原性和氧化性增大;三氧化鎢的粒徑變小,光生電子與空穴對將很快達到三氧化鎢表面並且發生反應,有效減小光生電子與空穴的複合幾率;粒徑變小的同時,比表面積增大,增加了吸附點,有效促進了光催化反應。
空心介孔WO3球TEM照片
採用偏鎢酸銨為原料製備空心介孔WO3球的原理:空心的AMT球在熱處理過程中由於位向不一致,各亞晶沿著晶向擇優生長,亞晶形成狹長顆粒,從而在空心球表面形成了介孔。其步驟如下:
1. 選取WO3含量為85.0~89.0wt%(無需進一步純化)的偏鎢酸銨20g為原料,溶于去離子水中,製成濃度為20g./L的偏鎢酸銨溶液;
2. 採用噴霧乾燥器噴霧乾燥,首先得到中空偏鎢酸銨球;
3. 將中空偏鎢酸銨球移入高溫管式爐中進行熱處理,其升溫速率為5°C/min,升溫至700°C,保溫2小時,得到空心介孔WO3球。
 
研究指明,空心介孔WO3球具有良好的光催化性能,在以甲基藍溶液為有機污染物試樣的實驗中發現,15分鐘內WO3對甲基藍的光降解率達到65.9%。
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