WOx和MoOx材料的制備、表征及光電化學應(yīng)用.pdf

1、現(xiàn)代社會人類面臨著環(huán)境污染和能源短缺的兩大挑戰(zhàn)。半導體光催化技術(shù)和染料敏化太陽能電池(Dye-sensitized solar cell，DSSC)是解決環(huán)境和能源危機的有效途徑。傳統(tǒng)的TiO2光催化劑帶隙較寬、光催化活性低;DSSC對電極使用貴金屬Pt難以產(chǎn)業(yè)化，上述問題使得光催化技術(shù)和DSSC發(fā)展受到了阻礙。非化學計量比的W18O49是單斜結(jié)構(gòu)，電子能級帶隙較窄，對太陽光有較好的響應(yīng)，且具有優(yōu)良的導電性能，適用于半導體光催化等領(lǐng)域。

2、非化學計量比的鉬氧化物具有多價態(tài)，在應(yīng)用過程中多個價態(tài)變換，表現(xiàn)出較強的化學活性和較好的電子傳輸性能，尤其是Mo4O11，電阻率較小(10-4Ω·cm)，具有更好的傳輸性能，是理想的光催化媒介和光陰極材料。因此，本論文首次對三維有序大孔(Three-dimentionalordered macroporous，3DOM)結(jié)構(gòu)的WOx材料進行了表面性能表征，并制備出高Mo4OH含量、可見光吸收性能優(yōu)異的MoOx材料，詳細開展了以下研究工作

3、:
　　(1)采用無乳液聚合法合成出不同粒徑的單分散PMMA微球;利用離心法和恒溫水浴成膜法組裝PMMA微球得到有序排列的膠體晶體模板。使用三氧化鎢的氫氟酸溶液浸泡PMMA膠體晶體模板，經(jīng)過干燥、煅燒后得到WOx3DOM材料。利用SEM、XRD、XPS、Raman和UV-vis吸收光譜等手段對材料進行表征。
　　(2)采用溶劑熱法，改變?nèi)軇┖蚖Cl6溶液的濃度，制備出納米線、梭形、海膽狀的W18O49納米材料，利用SEM和X

4、RD對材料進行表征。使用制備的W18O49納米材料作光催化劑，在紫外-可見光照射下降解甲基橙，結(jié)果表明:納米線和梭形W18O49對甲基橙的降解效果較好，最高降解效率分別達到94％和100％。
　　(3)采用不同工藝制備MoOx材料，研究了工藝條件對MoOx的相組成及相含量的影響。①將鉬酸銨直接在5 vol％H2/Ar氣氛下熱解還原，在600℃下保溫2h得到的Mo4O11含量最高(84.8％)。②使用水熱法合成帶狀三氧化鉬，然后三氧

5、化鉬在5 vol％H2/Ar氣氛下還原，在600℃下保溫2h得到的Mo4O11含量最高(92％)。③將鉬酸銨在空氣中煅燒，在650℃下保溫5h得到三氧化鉬，然后三氧化鉬在5 vol％H2/Ar氣氛下還原，在625℃下保溫2h得到Mo4O11含量高達98.5％。利用SEM、XRD、XPS、Raman和UV-vis吸收光譜等方法對MoOx材料進行表征。使用制備的MoOx材料作光催化劑，在紫外-可見光照射下降解羅丹明B，結(jié)果表明:98.5％M