介孔三氧化钨-还原氧化石墨烯复合材料

随着世界能源危机的日益突出，寻求绿色环保的新能源已成为迫在眉睫的任务。利用太阳能光催化分解水制氢或氧是解决能源短缺及环境污染问题的有效方法之一。在TiO₂，Nb₂O₅，ZnO和WO₃等半导体光催化剂材中，三氧化钨WO₃作为一种典型的n型半导体光催化剂受到很大的关注。

三氧化钨具有较强的光吸收能力，高的热稳定性和物理化学稳定性等优点。研究发现，在可见光照射下，三氧化钨作为光催化剂可以通过分解水产生氧气。不过，科学家们也认为，纳米结构的三氧化钨光催化剂具有电荷迁移速率慢和表面反应活性位少等缺陷，极大地限制了它的适用领域。

众所周知，高催化活性的光催化剂需要高的结晶度和大的比表面积。因此，积极 开发介孔结构的光催化剂已成为提高半导体催化活性的一个重要方向。此外，石墨烯作为新型的，具有特殊的二维结构的材料，其超大的比表面积和优越的导电性备受推崇。基于这些优点，有研究人员尝试将三氧化钨、介孔材料和石墨烯三者合一，制成一种多功能的三位一体光催化剂，其过程包括：

1)介孔三氧化钨的制备，用m-WO3表示

取1.0gKIT^-6作为硅基模板溶于乙醇中，以1000rpm的转速搅拌处理30min，再向溶液中加入3.0g磷钨酸，继续搅拌2h，然后在20-30℃把溶剂蒸干得到白色粉末，把得到的产品在550 ℃条件下焙烧5h，用HF去除硅基板，过滤得到产品，再用去离子水和乙醇混合液洗涤2-3次，过滤，在110℃干燥1h得到产品m-WO₃，准备待用；

2)氧化石墨烯的制备，用GO表示：

取1.0g石墨粉(<30μm)分散在100mL水溶液中，水溶液的主要组成为0.5g NaNO₃、24.0mL H₂SO₄和3.0g KMnO₄，将反应液置于冰浴中，强烈搅拌30min，之后，取出在常温下继续搅拌30min ，加入46mL去离子水将反应液稀释，加热至98℃继续搅拌15min，再在反应体系中加入10mL H₂O₂ 和140mL H₂O，过滤反应液，分别用5％HCl和去离子水反复冲洗所得反应物3-5次，将产物置于恒温电热鼓风干燥箱中80℃干燥12h，制得氧化石墨烯(GO)，使用前，取一定量GO，溶于去离子水中，配成0.5mgmL-1的溶液，超声剥离2h，再用6000rpm的转速离心分离15min，取上层清液待用。

3)介孔三氧化钨-还原氧化石墨烯复合型光催化剂的制备。

将上述步骤制备得到的m-WO₃和0.5mg mL^-1的GO溶液以质量比1：0.02为配比，加入至100mL 的圆柱形玻璃容器中，然后加入50mL乙醇溶液，以1000rpm的磁力搅拌器处理30min，然后将 混合物超声处理30min，放入暗箱中在500W汞灯的条件下光照8h。紫外光照射后，悬浮液的颜 色由灰褐色变为黑色说明GO被还原为RGO，过滤回收所得的复合材料，用去离子水清洗3-5次， 并在室温下干燥，将此产品标记为m-WO₃-RGO。

介孔三氧化钨-还原氧化石墨烯复合材料具有大比表面积、孔道和高导电性能，有效拓展了三氧化钨的光响应范围， 解决了三氧化钨光催化剂催化活性低的难题，能够快速、有效地分解水制氧，催化剂重复利用率高，对环境无害。

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