不銹鋼表面WO3納米片陣列薄膜的制備、改性及光電催化性能研究.pdf

1、近年來，半導體光電催化技術(shù)因其具有能耗低、反應條件溫和、能高效去除污染物及無二次污染等優(yōu)點在環(huán)境保護領域中得到了長足的發(fā)展。在眾多光催化劑材料中，WO3的禁帶寬度較適宜(2.4～2.8 eV)，可吸收利用約12％的太陽光，此外還具有較強的抗光腐蝕性，因此在光（電）催化領域具有廣闊的應用前景。但WO3存在的半導體/電解質(zhì)界面電荷傳輸較慢及光生載流子容易復合的缺點限制了其在實際中的應用，此外基底的選擇也是影響光電催化過程的關(guān)鍵性因素之一。不

2、銹鋼具有優(yōu)越的機械性能、良好的導電性和耐腐蝕性能，是一種理想的基底材料。本文采用水熱法在不銹鋼表面制備出垂直于基底排列的WO3納米片陣列薄膜以改善其電荷傳輸性能，并用ZnO對WO3薄膜進行表面改性修飾以促進光生電子-空穴對的分離，從而進一步提高其光電催化性能。本研究的具體內(nèi)容包括:
　　(1)采用水熱法以不銹鋼為基底制備了WO3納米片陣列薄膜，然后在450℃下焙燒處理，考察了水熱反應時間和反應溫度對WO3薄膜的形貌、光電性能以及光

3、電催化性能的影響，得出的最佳制備條件為:水熱反應時間為2.5h和反應溫度120℃。該條件下制備的WO3薄膜微觀形貌為規(guī)整的片狀結(jié)構(gòu)，納米片垂直排列在基底表面，每片的厚度為260±40 nm，邊緣長度為1.1±0.4μm，膜層厚度約為1.35μm。在亞甲基藍(MB)初始濃度10 mg/L，外加偏壓0.8V，可見光照條件下，WO3納米片陣列薄膜在120 min時對MB的光電催化降解率達98.9％，反應速率常數(shù)為0.038 min-1。