WO3是可见光响应光催化剂,吸收高达480 nm的光,具有以下优点,例如低成本,无害性和在酸性或氧化条件下稳定等特点。在这里我们详细阐述了WO3的形态控制和光催化活性之间的关系,介绍了一些提高WO3的光催化活性的主要策略,描述了WO3/半导体复合材料的制备方法,光催化增强因子和可能的光催化机理。这里提供了用于设计低成本和高效率的新型WO3基光催化剂的指南,来满足可再生能源和环境净化领域中高效太阳能转换的迫切需求。最后,基于WO3光催化剂的未来展望。本文共分为四部分,主要包括以下内容:1.阐述了半导体材料的发展历史,详细介绍了光解水的基本理论和研究方法,叙述了改进材料光电催化的原理、方法和其在光解水中的应用。2.本章中,我们制备了孔状的WO3纳米片薄膜。首先通过水热法在王水中氧化钨片制备了WO3纳米片,再以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和L-抗坏血酸为氧化剂和还原剂同时刻蚀还原WO3纳米片,得到孔状的WO3纳米薄膜,高温煅烧得到晶形较好的WO3。通过SEM、XRD、XPS等技术对制备的样品进行了表征,用I-V、I-t、Voc decay、EIS等技术对材料的光电化学性能进行测试,结果发现刻蚀所得的孔状WO3纳米片薄膜具有较高的光电催化氧化水的活性。通过光电流大小测试,WO3纳米片薄膜样品的光电流达到0.75 m A·cm-2(0.6 V vs SCE),经过刻蚀改性以后,所得多孔WO3纳米片薄膜样品的光电流可以达到1.4 m A·cm-2(0.6 V vs SCE)。3.本章我们将石墨相的氮化碳修饰于三氧化钨的纳米棒状上成功构建了type II异质结。氮化碳薄膜被修饰在FTO通过电泳沉积剥离的氮化碳纳米薄片悬浊液,而且在type II异质结中,氮化碳作为辅助材料被修饰在已生成三氧化钨纳米棒的FTO上,在最优的type II WO3/g-C3N4复合材料中,相对于可逆氢电极RHE在1.23 V处,光电流可达0.82 m A·cm-2,而且入射光子光电转换效率IPCE可达33%,而纯的三氧化钨光电流大小为0.22 m A·cm-2,而且IPCE为15%。复合材料电流的提高主要归功于氮化碳和氧化物相匹配的禁带宽度有利于材料界面电荷地快速分离,通过光学能谱(Uv-vis)和紫外光电子能谱(UPS)分析手段得到确认。可以通过光电流密度的提高来分析说明基于氮化碳纳米材料两种异质结的光催化过程和机理。4.本章我们基于石墨相的氮化碳纳米片上修饰纳米颗粒状的三氧化钨成功构建了Z-scheme异质结。而在Z-scheme异质结中,氮化碳作为主要的纳米材料被先电沉积在FTO上,然后旋涂三氧化钨种子液制备三氧化钨纳米颗粒。相对于的纯的氮化碳光电流只有几个微安,IPCE为2%,而在最优的Z-scheme g-C3N4/WO3复合材料光电流可以提高到0.22 m A·cm-2且IPCE也可达到20%。在这个工作中,我们通过设计适宜的异质结有效的提高了半导体材料的光催化性能,尤其,对于纯的氮化碳来说,异质结的构建可以有效的抑制载流子的复合,提高光催化析氧性能。