氧化钨的光催化性能提高有哪些研究成果?

氧化钨的光催化性能提高有哪些研究成果?

氧化钨(WO3)的光催化性能提高是材料科学领域的研究热点之一。以下是一些关于氧化钨光催化性能提高的研究成果:

一、缺陷构筑

通过构筑氧缺陷型氧化钨,可以显著提高其对有机污染物的吸附能力和光催化性能。例如,采用溶剂热法制备WO3,并在Ar/H2混合气中进行退火处理,可以构筑出富含氧缺陷的WO3(Ar/H2)纳米片。这种材料能够快速吸附有机污染物,吸附容量高达63.7mg/g,并且吸附过程符合准二阶方程模型,说明为化学吸附。此外,富含氧缺陷的WO3还表现出更高的光催化活性,能够在模拟太阳光下有效降解有机污染物。

二、贵金属沉积

将贵金属沉积在氧化钨表面,可以形成贵金属-氧化钨复合材料,从而提高其光催化性能。贵金属的等离子共振效应能够增强氧化钨对可见光的吸收能力,同时贵金属与氧化钨之间的相互作用可以促进光生电子和空穴的分离。例如,利用具有等离子共振效应的Ag沉积在WO3上对其进行修饰,成功构筑出Ag/WO3材料。这种复合材料在光催化降解有机污染物方面表现出更高的性能,能够在较短的时间内实现高效降解。

三、半导体复合

将氧化钨与其他半导体材料复合,可以构建异质结结构,从而提高其光催化性能。在异质结中,两种半导体材料的能带结构相互匹配,使得光生电子和空穴能够在不同半导体材料之间有效分离和传输。例如,通过水热法制备WO3立方体,再利用研磨法将氮化碳(CN)与WO3结合,得到CN/WO3复合材料。研究表明,WO3与CN之间形成紧密界面,二者能带匹配构筑Z型异质结构。这种结构使得光生载流子得到有效分离,提高了CN/WO3复合材料的光催化性能。

四、形貌调控

通过调控氧化钨的形貌,可以优化其光催化性能。例如,采用水热法合成不同形貌的氧化钨材料,如纳米线、纳米片、多孔结构等。这些特殊形貌的氧化钨材料具有更大的比表面积和更多的活性位点,有利于光催化反应的进行。此外,还可以通过调整反应条件来控制氧化钨的晶相结构,从而进一步提高其光催化性能。

五、掺杂改性

通过掺杂其他元素或化合物对氧化钨进行改性,也可以提高其光催化性能。例如,将金属离子(如Fe3+、Co2+等)或非金属元素(如N、S等)掺杂到氧化钨中,可以改变其能带结构和光吸收性能,从而提高光催化活性。此外,还可以通过掺杂来引入新的活性位点或提高材料的稳定性。

通过缺陷构筑、贵金属沉积、半导体复合、形貌调控和掺杂改性等方法,可以显著提高氧化钨的光催化性能。这些研究成果为氧化钨在环境修复、能源生产等领域的应用提供了有力支持。

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