氧化钨光催化剂的制备及性能研究(2)

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7提高WO3纳米光催化剂性能的方法 20

7.1金属离子掺杂 20

7.2非金属掺杂 20

7.3半导体复合 20

7.4多元掺杂 20

7.5其他改性技术 21

参考文献 23

感谢 251引言:

当前人类急于解决的能源短缺和环境污染两大问题，针对这一现状，半导体光催化技术表现出了诱人的应用前景。然而现有光催化剂的低效率大大制约了光催化技术的发展和应用。如何设计和开发高效光催化剂一直是半导体光催化领域核心科学问题.据报道，光催化氧化技术氧化效率高，反应速度快，对多种有机污染具有良好的处理效果，并且能够有效利用太阳能，是一种深度氧化技术。

氧化钨是一种重要的半导体高催化活性的光催化剂，在有机物降解方面，它展现出了很强的光催化活性。与常用半导体光催化剂相比，氧化钨具有更小的禁带宽度和较大的光吸收范围，能更加优秀的利用太阳光辐射的可见光，其体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应显著。[1]因此，经过大量文献阅读，本文将对WO3的研究现状进行综述，主要包括不同方法来制备WO3光催化剂、不同合成方法合成不同WO3光催化剂的性能、不同晶型的WO3光催化剂的性能区别等。

2光催化剂概况

2.1光催化剂作用原理

2.1.1半导体光激发带间跃迁

半导体的能带是不连续的，它们在VB价带和CB导带之间存在禁带,这两个价带之间的能带宽度称之为禁带宽度。金属氧化物和硫化物多被作为光催化剂，因为他们具有比较大的禁带宽度，被称为宽带隙半导体。对半导体来说，吸收的光子能量如果高于吸收阈值，价带电子会发生能级跃迁，产生电子和空穴。半导体的吸收阈值与带隙关系为，λ g( nm) =1 240/Εg( eV) ，因此半导体一般的光吸收波长都在紫外区。

2.1.2光催化剂的量子利用效率

目前的半导体光催化剂还存在以下光利用率的问题：

1、太阳能利用率低，光吸收范围狭窄；

2、半导体载流子极易复合，量子效率较低；

因而，半导体的改性能够改善上述问题，因而半导体改性技术显得尤为重要。

2.1.3半导体改性的优点

半导体改性主要是为了：1）促使光激发后的电荷分离，防止载流子复合； 2）扩大起作用光的波长范围；3）改变产物的选择性或产率；4）提高光催化材料的稳定性等，其实这些也是度量光催化剂好坏的指标。

2.1.4光催化剂的尺寸量子效应

半导体颗粒大小引起的量子效应会导致半导体禁带变宽，从而促使能带蓝移；其荧光光谱也会随着颗粒半径的减小而蓝移。量子效应引起的禁带变宽还会导致电子、空穴具有更强的氧化还原电位，导致半导体的光效率增加。

2.1.5光催化剂的结构敏感性

“结构敏感性”可以由分形理论[2]来解释，分型理论指出颗粒表面在一定的尺度范围内存在自相似性，具有一个特性的分形维数D（指的是颗粒表面的不规则性）。表面积（A）与颗粒大小（R）存在以下关系：A∞RD-3，如果用有效表面积S代替A，则S∞RD-3(DR表示反应维数）。由于最初表面反应速率v与S呈正比，因此v∞RDR3，这一点已经被很多光催化剂证实。当DR≤D，表明反应活性位在表面分形分布，反向则为非分形分布。