有機(jī)酸介導(dǎo)合成WO3/g-C3N4及其光催化性能

杜 娟，王 錚

（西安科技大學(xué)地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院，陜西西安710054）

三氧化鎢（WO3）作為一種典型的n型半導(dǎo)體材料（Eg為2.4～2.9 eV），因具有光化學(xué)穩(wěn)定性好、氧化性強(qiáng)、無毒等〔1〕特質(zhì)而得到廣泛關(guān)注〔2-3〕。 目前,已制備出不同形貌的WO3納米材料，包括納米線、管狀、棒狀、海膽狀、盤狀、花狀、中空球狀等〔4〕。 其中，一維材料如納米線、納米管和納米棒有利于長(zhǎng)距離電子傳輸，能夠增強(qiáng)光的吸收，減少光生截流子的復(fù)合，可以顯著改善WO3的光催化活性〔5〕。以有機(jī)酸為介導(dǎo)劑，采用水熱法誘導(dǎo)合成一維納米WO3的研究已有報(bào)道〔6〕。研究表明，通過調(diào)控晶面生長(zhǎng)方式得到的材料具有更多反應(yīng)活性點(diǎn)面和特定的形貌，能夠顯著提高材料的光化學(xué)活性〔7〕。有機(jī)酸易與WO3形成絡(luò)合物或以氫鍵的方式吸附在WO3材料特定的晶面上，成為晶面生長(zhǎng)的封端劑和晶體團(tuán)聚的位阻劑，最終使WO3材料具有特定的形貌和尺寸。有機(jī)酸常被用作 WO3形貌調(diào)控的介導(dǎo)劑〔6，8〕，但其在合成中的作用機(jī)理還有待進(jìn)一步研究。眾所周知，WO3價(jià)帶電位使其具有較強(qiáng)的氧化能力，但其導(dǎo)帶電位卻不利于氧的還原；同時(shí)，WO3的光生電子-空穴對(duì)復(fù)合率較高，量子效率較低〔9〕。構(gòu)建復(fù)合物異質(zhì)結(jié)，是解決上述2個(gè)問題的不錯(cuò)選擇〔10〕。g-C3N4是一種p型共軛聚合物半導(dǎo)體，其帶隙在2.7 eV左右，具有對(duì)可見光響應(yīng)好、還原能力高、物理和化學(xué)穩(wěn)定性好、原料易得、制備方法簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，近年來得到廣泛研究〔11〕。g-C3N4具有較負(fù)的導(dǎo)帶電位和好的可見光響應(yīng)，理論上可以與WO3很好地匹配，形成p-n異質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合物，從而提高WO3對(duì)可見光的響應(yīng)及光催化活性。……