金屬鎢基三氧化鎢納米孔薄膜的制備及其光電催化性能.pdf

1、WO3是窄帶系半導(dǎo)體材料(2.5-3.0eV),對(duì)波長(zhǎng)為400-500nm的可見光有著良好的響應(yīng),此外 WO3擁有良好的穩(wěn)定性,因此在光催化領(lǐng)域中得到了廣泛的關(guān)注。WO3納米材料更是由于納米結(jié)構(gòu)的特性使其具有更佳的光催化能力。陽(yáng)極氧化的方法具有簡(jiǎn)易、快速和易于調(diào)控的特點(diǎn),是廣為使用的一種納米材料制備技術(shù)。相較于傳統(tǒng)的納米薄膜,利用陽(yáng)極氧化技術(shù)制備的金屬鎢基三氧化鎢(WO3/W)納米孔薄膜材料,由于金屬鎢與納米薄膜層的自然結(jié)合,具有更好的

2、光生電子傳輸性能,因而成為近年來(lái)的研究的熱點(diǎn)。本論文重點(diǎn)研究了WO3/W納米孔薄膜電極材料的陽(yáng)極氧化制備方法及其光電催化性能。在此基礎(chǔ)之上,通過(guò)光沉積的方法在WO3/W納米孔薄膜電極表面沉積了Co-Pi催化劑,以提高其光電催化性能和穩(wěn)定性。
　　本文在含有0.3％ HF和0.3wt.% NaF的水溶液電解質(zhì)體系中,研究了陽(yáng)極氧化制備 WO3/W納米孔薄膜電極的影響因素。WO3/W納米孔薄膜電極的電鏡掃描圖(SEM)和線性伏安掃描曲

3、線(I-V)研究表明,影響電極制備的因素有電解液體系的組成、陽(yáng)極氧化電壓、陽(yáng)極氧化時(shí)間等。在該體系中可以制備出納米孔孔徑在50-100nm左右,孔結(jié)構(gòu)分布均勻,形貌規(guī)整的WO3/W納米孔薄膜電極,制備的最佳條件為:陽(yáng)極氧化電壓為60V,陽(yáng)極氧化時(shí)間為60min。這種WO3/W納米孔薄膜電極可以表現(xiàn)出良好的光電催化性能,在外加電壓達(dá)到1.0V時(shí),光電流可達(dá)到2.4 mA,光能量轉(zhuǎn)化效率達(dá)到60%。
　　在此基礎(chǔ)上,本文利用光輔助沉積

4、的方法在WO3/W納米孔薄膜電極表面進(jìn)行了Co-Pi催化劑的沉積改性,并通過(guò)線性伏安掃描曲線(I-V),光轉(zhuǎn)化效率,穩(wěn)定度,紫外可見漫反射光譜(UV-vis)和X射線光電子能譜分析(XPS)等方法對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試。沉積 Co-Pi催化劑后的WO3/W納米孔薄膜電極相比較單一的WO3/W納米孔薄膜電極,在同一外加電壓的條件下,光電流明顯增大,光轉(zhuǎn)化效率提高15%。對(duì)其進(jìn)行電流-時(shí)間(I-T)曲線掃描,沉積Co-Pi催化劑后的WO3/W納米孔