氧化钨新材料能利用太阳能从水中清除污染物

光催化是利用自然界存在的光能转换成为化学反应所需的能量，来产生催化作用，使周围的氧气及水分子激发成极具氧化力的自由负离子，几乎所有对人体和环境有害的有机物质和部分无机物质都可以被分解，所以在未来的环保领域，光催化产业的前景无可限量。

最常见的光催化剂材料是二氧化钛、氧化锌、氧化钨和氧化铋等。近来，科学家开发了一种新型氧化钨复合材料，这种材料可以成为降解对环境有害的合成染料污染物的催化剂，清除每年以近300,000吨的速度释放进入世界的各种染料污水。

催化材料的主要成份为氧化钨纳米线和氧化钽，这种新型的无害光催化材料可有效去除水中的染料污染物，吸收90％以上的染料，并使分解速率比传统的二氧化钛提高近10倍。

研究中使用的两种材料近年来都十分引人注目。尤其是氧化钨，被认为是一系列光催化应用中最有前景的材料之一，这是由于其高导电性，化学稳定性和表面活性以及强吸光性，而氧化钨纳米线作为一种一维的纳米材料，它比普通氧化钨具有更大的比表面积。在光催化反应中，比表面积是决定光催化性能的一个重要参数。此外，作为低带隙半导体，氮化钽由于其能够吸收几乎全部可见光谱的能力而呈红色，因此从太阳光中提取大量能量以驱动降解过程。

然而，这两种材料的真正潜力只有在它们合并成一种复合材料后才能实现。由于两种材料之间的电子交换，研究中使用的测试染料被复合材料分解，大约是氮化钽单独实现的速率的两倍，而单独的氧化钨显示出不能降解染料。与其他主要的光催化材料（其中许多对人类和水生生物都有毒性）相反，氧化钨和氧化钽都被归类为无害材料。

科学家，通过在密封容器内的高压下加热反应混合物，通过在氮化钽微粒表面上生长氧化钨的超薄“纳米线”来合成复合材料。由于这两种材料组分的尺寸令人难以置信，因此氮化钽和氧化钨的直径一般都小于400亿分之一米，这种复合材料为染料捕获提供了巨大的表面积。

以常见的染料罗丹明B为例，罗丹明B是一种具有鲜桃红色的人工合成的染料。易溶于水、乙醇，微溶于丙酮、氯仿、盐酸和氢氧化钠溶液，其废液是一种会致癌的污染物，一般处理方法难以降解。科学家采用氧化钨纳米线-氧化钽复合材料进行试验，在白光照射下，材料使用阳光提供的能量将染料分解成更小，无害的分子，除去有害染料后，催化剂可以简单地从清洁的水中过滤并重新使用。

科学家们认为，新材料具有很大的潜能，无论是从价格上还是性能上。接下来，他们的目标还将进一步改进材料，探索在其他领域的可行性，如光催化分解水产生氢气。”

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