一步富氧煅燒法制備長可見光吸收的WO3及其水氧化性能

李 東，李 瑞，吳發超，高彩云，3

(1.北方民族大學材料科學與工程學院，銀川 750021；2.北方民族大學化學與化學工程學院，銀川 750021； 3.北方民族大學，國家民委化工技術基礎重點實驗室，銀川 750021)

0 引 言

n型半導體WO3作為典型的過渡金屬氧化物，具有較窄的帶隙寬度(2.4～2.8 eV)、無毒、化學性能穩定和來源豐富等優點，是理想的可見光響應光/光電催化材料[1-4]。然而，未經修飾的純WO3可見光弱響應的問題，極大地影響了WO3的光/光電催化活性。因此，人們常采用非金屬元素摻雜[5-8]、稀土元素摻雜[9-10]以及貴金屬修飾[11-13]等手段來改善WO3的可見光催化活性。此外，理論計算研究表明，氣體分子(Xe、CO)的插入可以窄化WO3的帶隙，從而有效地改善其光/光電催化活性[14]。但是，目前有關N2分子插入改性WO3的研究卻鮮有報道[15-17]。

基于此，本研究以(NH4)10H2W12O42·xH2O為原料，通過一步富氧煅燒法制備了寬光譜可見光響應的N2分子插入的WO3(N2-WO3)。通過X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、能譜分析(DES)、拉曼光譜(Raman)對N2-WO3的結構和形貌進行表征；通過紫外-可見漫反射吸收光譜(UV-Vis DRS)分析N2的插入對WO3光學性能的影響，并考察煅燒溫度對N2-WO3光/光電催化(photoelectrocatalysis, PEC)性能的影響。為了比較有無N2分子插入WO3的光/光電催化性能，本研究還采用Na2WO4·2H2O、H2WO4和商用WO3作為鎢源，制備純WO3作為對比樣品。

1 實 驗

1.1 原材料

主要試劑為(NH4)10H2W12O42·xH2O(分析純，質量分數99%，下同)，NaWO4·2H2O(分析純，99%)，HCl(分析純，36%～38%)，H2WO4(分析純，99%)，WO3(金屬級，99.8%)，聚乙二醇(分析純，PEG 20000)，羥丙基纖維素(M.W. 100,000)，FTO(表面電阻<7 Ω/sq，透光率>80%)。

1.2 不同WO3樣品的制備

1.2.1 N2-WO3的制備

稱取1.0 g的(NH4)10H2W12O42·xH2O放入石英舟內，將石英舟推入管式爐內后，以10 L/min的進氣量通入O2排凈管內空氣，5 min后調節升溫速率為1 ℃/min，在400 ℃和500 ℃下煅燒2 h后收取樣品，并分別標注為N2-WO3-400和N2-WO3-500。……