增强光催化性能的三氧化钨-二氧化钛光催化剂

近十年来,半导体粉末作为光催化降解水中有机污染物的应用受到了广泛关注。二氧化钛 (TiO2) 抑制了惊人的光催化性能,包括高活性、化学稳定性和低成本。然而,TiO2(带隙为3.2 eV,由波长小于387 nm的光子激发)的光催化活性仍受紫外线波长照射的限制,因此在阳光照射期间不能有效地发生光催化过程。总太阳光谱辐射的 4% 处于紫外线区域。
 
增强光催化性能的三氧化钨-二氧化钛光催化剂以仲钨酸铵为原料合成,其在可见光下的光催化性能得到极大提高。 TiO2 通过 WO3 偶联并根据三种不同的程序进行沉积:将 TiO2-粉末(P25 Degussa,4 g L-1)在剧烈搅拌下悬浮在稀氨溶液中,用化学计量的钨酸(H2WO4)溶解,然后将悬浮液沉积在玻璃基板上,在空气中干燥并在450°C 4 小时。重复相同的沉积过程 3 次,以获得沉积比质量约为 0.2 mg cm-2 (±0.05 mg cm-2) 的厚层。高于该值表明SA的光催化降解率为TiO2-P25。
 
WO3-TiO2光催化剂的SEM图像
 
在剧烈搅拌下,将 0.05 mol TiCl4 溶解在 100 ml 无水乙醇中,然后用 150 ml 水稀释。在该步骤中,仲钨酸铵粉末根据选定的摩尔比引入。之后,将氨溶液滴入TiCl4/乙醇/水/APT溶液中,钛酸凝胶沉淀。冲洗凝胶并通过离心分离直到无法检测到 Cl− 离子。然后在剧烈搅拌下将H 2 O 2 溶液(30重量%) 逐滴加入凝胶中,直至获得黄色粘稠溶液,其适合旋涂沉积。使用旋涂方法仅沉积一次,用于第二和第三道工序。将所有催化剂沉积物干燥并在空气中在450°C下燃烧4小时,并使用相同范围(400-500°C)的退火温度制备偶联的WO3/TiO2催化剂。
 
二氧化钛图片
 
综上所述,增强光催化性能的三氧化钨-二氧化钛光催化剂以仲钨酸铵为原料合成,其在可见光下的光催化性能得到极大提高。在4wt.% WO3下,带隙能降低到2.3 eV,可见光下相应的光催化活性显着增强。在紫外线照射下,还观察到更高的光催化活性和对引入 WO3 的更好响应。对于由程序2制备的偶联催化剂,在可见光下也观察到一些WO3 负载的光催化抑制,并且在UV光下观察到0.5wt%的WO3 有很大的增强。
 

 

 

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