氮掺杂纳米孔状氧化钨电极

掺杂是改善过渡金属氧化物可见光响应常用的方法。大量研究表明，稀土等金属离子掺杂可显著提高半导体材料的光催化性能，然而金属掺杂可能导致催化剂热稳定性降低且引入光生电子和空穴的复合中心从而降低其光电性能。非金属掺杂如C，N，F和S掺杂可提高半导体材料的热稳定性和导电性，并通过在导带和价带之间形成“中间能级”而提高材料对可见光的响应。氮掺杂可显著提高半导体材料对可见光的吸收效率。

纳米多孔氧化钨制备方法：
1）钨片的处理方法：先将钨片切成10mm x 15mm的小片，采用水磨砂纸逐级打磨至表面无划痕，再分别用丙酮、异丙醇、甲醇和去离子水超声清洗15min，氮气吹干以备用。
2）采用两电极阳极氧化法，以金属钨片作为阳极，10mm x 15mm 大小的铂片作为对电极，放入电解槽中，两电极之间的距离是25mm。将电解槽置于恒温水浴槽中，调节水浴温度以控制反应温度；钨片反应面积为0.88cm²。添加一定量配置好的含不同浓度NH₄F的1mol/L的（NH₄）₂SO₄溶液电解质。

（不同反应温度的氮掺杂纳米孔状WO3电极的稳态光电流谱）

氮掺杂的方法：
将制备好的自组装纳米孔状WO₃置于管式炉，通入NH₃/N₂（体积比1:2）混合气体，以5℃/min的升温速率加热到一定温度，并保温一定时间，然后自然降温到室温。NH₃和N₂的纯度均为99.999%，流量为120ml/min。

（不同反应温度的氮掺杂纳米孔状WO3电极的光电转化效率谱）

（氮掺杂及纯纳米孔状WO3电极的能带结构示意图）