納米三氧化鎢的制備及其光催化性能研究.pdf

1、三氧化鎢(WO3)是一種禁帶間隙能值較低的納米功能材料，在電致變色、光致變色、光致氣敏性、光催化降解有機(jī)物/產(chǎn)氧等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，是目前功能材料研究的熱點(diǎn)。本論文利用納米材料的結(jié)構(gòu)特性，通過(guò)改變納米WO3合成過(guò)程中的三大影響因素，制備了不同的WO3催化劑，并探究了其光催化性能。具體工作如下:
　　(1)改變結(jié)構(gòu)調(diào)整劑的種類。將氯化鈉、硫酸鈉、草酸鈉等無(wú)機(jī)鹽作為結(jié)構(gòu)調(diào)整劑添加到鎢酸前驅(qū)體溶液中，這些結(jié)構(gòu)調(diào)整劑通過(guò)定性調(diào)控納米

2、晶體的形貌，進(jìn)而制備出不同形貌的納米三氧化鎢。結(jié)果表明，不同結(jié)構(gòu)調(diào)整劑對(duì)WO3形貌具有調(diào)控作用，分別得到了納米片堆積而成的球形形貌、納米片堆積而成的板狀形貌、納米立方塊堆積而成的團(tuán)狀形貌。通過(guò)對(duì)比可見(jiàn)光下不同形貌催化劑的光催化性能，發(fā)現(xiàn)NaCl的加入有助于提升光催化活性，能分解89wt％的羅丹明B(Rh B)溶液。
　　(2)改變氯化鈉的加入量。通過(guò)改變鎢酸前驅(qū)體溶液中的NaCl的加入量，改變NaCl吸附到三氧化鎢晶體表面的能力，

3、進(jìn)而得到不同表面結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的納米三氧化鎢。接著利用XRD、SEM、TEM、UV-vis、DRS、N2吸附-脫附、拉曼測(cè)試等手段進(jìn)行表征分析。結(jié)果表明，隨著增加NaCl的加入量，納米三氧化鎢的形貌變化為無(wú)序納米片、納米片組裝而成的球形、餅干狀結(jié)構(gòu);NaCl定性吸附在納米三氧化鎢的(002)、(200)晶面上，進(jìn)而調(diào)控合成能夠暴露高表面能(002)晶面的三氧化鎢;納米片之間形成的狹縫孔及暴露(200)晶面的納米晶體結(jié)構(gòu)共同促進(jìn)大介孔的形成。

4、通過(guò)對(duì)比各催化劑的光催化活性，發(fā)現(xiàn)當(dāng)氯化鈉的加入量與鎢酸鈉等摩爾時(shí)，所制備催化劑在可見(jiàn)光下4h能降解92wt％的RhB溶液。
　　(3)改變乙醇溶劑及其加入量。通過(guò)在前驅(qū)體溶液中添加溶劑乙醇及改變其含量，利用乙醇介質(zhì)能夠增大空間位阻的性質(zhì)，制備出具有不同孔性質(zhì)的納米三氧化鎢。N2吸附-脫附表征表明，改變乙醇溶劑的加入量能夠可控合成不同比表面積(BET)的WO3。SEM結(jié)果表明，所制備納米三氧化鎢均為由納米片組裝而成的球形結(jié)構(gòu)。提高

5、乙醇的加入量，納米片之間的縫隙加大，球形顆粒的凝聚效應(yīng)變?nèi)酰f(shuō)明乙醇有助于增大位阻。通過(guò)對(duì)比可見(jiàn)光下各催化劑的光催化性能，發(fā)現(xiàn)當(dāng)乙醇占溶劑水體積的2.5％時(shí)，所制備催化劑可見(jiàn)光下4h能降解93wt％的RhB溶液。氧化物種探究實(shí)驗(yàn)表明，光催化氧化物種的氧化能力從強(qiáng)到弱為:空穴＞超氧自由基＞羥基自由基。
　　本論文通過(guò)調(diào)控納米晶體生長(zhǎng)的思路，制備了不同形貌結(jié)構(gòu)、比表面積、孔結(jié)構(gòu)的WO3光催化劑，它們均表現(xiàn)出良好的光催化活性。此外，通過(guò)