碳添加剂增强氧化钨的光催化性能

光催化降解由于其有机和合成休眠、基本限制、成本可行性和抗化学腐蚀的长期安全性,被认为是一种有前途的废水完全净化技术。对染料如罗丹明 B (RhB) 的光催化降解引起了很多关注。
 
氧化钨 (WO3) 由于其窄能隙 (2.4–2.8 eV)和高氧化电位 (+3.1–3.2 VNHE) 是一种很有前途的光催化剂候选材料。然而,WO3 具有较低的导带能级,这限制了其应用。通过掺杂碳添加剂对 WO3 进行改性是一种很有前景的途径。
 
染料污染图片
 
因此有报道科学家在氧化钨中加入碳添加剂以提高其光催化性能,制备的氧化钨/碳混合物可用于有机污染物的光催化降解。氧化钨/碳混合物的合成如下:市售的 WO3 粉末(Sigma Aldrich)用作 WO3/碳光催化剂的前体。碳添加剂是通过木质纤维素残留物的化学活化制备的纳米多孔碳。通过在研钵中物理混合半导体粉末和原样碳来制备具有2wt.%碳添加剂的氧化钨/碳催化剂。 
 
碳粉图片
 
将碳添加剂掺入三氧化钨对降解反应具有显着的积极影响。与裸半导体相比, 氧化钨/碳催化剂具有优异的性能。在模拟太阳光下,将纳米多孔碳作为添加剂掺入氧化钨对两种顽固污染物:罗丹明 B (RhB) 和苯酚的光催化降解的影响。尽管使用了低碳含量 (2 wt.%) ,但观察到催化剂的半导体光催化性能显着提高。此外,发现碳添加剂对光催化剂性能的影响对于两种污染物非常不同。与裸 WO3 相比,疏水性碳添加剂增加了苯酚的光降解产率,这可能是由于苯酚分子对碱性纳米多孔碳具有更高的亲和力和更强的相互作用。相反,由于 WO3/碳混合物的酸度增加以及污染物对酸性催化剂表面的亲和力更强,酸性碳添加剂的使用导致更高的 RhB 转化率。因此,通过耦合(光敏化和光催化)降解机制有利于 RhB 的光氧化。
 

 

 

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