欧姆结及晶面调控策略提升WO3纳米片光催化性能的研究

来源 :东北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lanshi2008
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半导体光催化在新能源与环境治理方面展现出重要的应用前景。其中,WO3以其良好的稳定性与电荷传输性质得到了研究者的广泛关注。提高WO3的光催化性能则成为光催化领域的重要课题。电荷分离效率和表面活性位点贡献率是影响WO3光催化效率的主要因素。围绕上述两个因素,本文从构建W@WO3欧姆结与制备大比例高能晶面的WO3纳米片两方面展开研究,分别提高WO3电荷分离效率与表面活性位点贡献率,从而提升WO3半导体光催化活性。其相应的研究工作如下:(1)借助钨粉与硝酸的部分氧化和后续退火进程制备W@WO3复合物,构建W@WO3金属-半导体欧姆结,从而提高WO3半导体的电荷分离效率。XRD、SEM和TEM测试表明WO3纳米片外延生长于钨核表面从而形成W@WO3核壳结构,且硝酸水溶液浓度与搅拌时间可以对WO3壳层的厚度和致密度进行相应调控。光降解实验表明,具有较薄较稀疏WO3壳层的W@WO3复合物体现了较高的紫外光催化矿化乙醛能力。综合分析证明了W@WO3欧姆结的形成。W@WO3欧姆结处的内建电场可导致光生电子由WO3壳层向钨核进行迁移,促进了光生电子-空穴对的分离,因此提高了WO3半导体的光氧化能力。(2)以钨粉与硝酸之间的氧化还原反应为基础,依次添加结构导向剂草酸、柠檬酸和P123调整WO3纳米片的尺寸,得到不同比例高能晶面的WO3纳米片,从而调控WO3表面活性位点贡献率。XRD和TEM测试表明,各样品结构均为正交晶相WO3六面体结构,主要暴露晶面为高能晶面(001)面。SEM测试表明草酸、柠檬酸和P123的依次添加可以提高WO3纳米片中(001)面的暴露比例。紫外光降解实验表明,拥有较大比例(001)晶面的WO3纳米片对应着较高的乙醛降解与矿化能力。上述结果主要归因于WO3纳米片表面活性位点数目的提升。
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