【摘 要】
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光电催化技术是将可再生的太阳能转化为化学能的一项重要技术,通常以半导体纳米材料作为主体催化剂,在分解水制氢、降解有机污染物和抗生素等领域均表现出重要作用。主要因为钨酸铋（Bi2WO6）半导体材料出色的热力学和光学性质,而且伴有窄带隙在2.7 e V左右,对于可见光表现出一定收集能力。一直以来,受到科研人员广泛关注。但是由于Bi2WO6光生电荷的寿命较短,导电性差,严重地阻碍了其实际应用。为了改善B
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光电催化技术是将可再生的太阳能转化为化学能的一项重要技术,通常以半导体纳米材料作为主体催化剂,在分解水制氢、降解有机污染物和抗生素等领域均表现出重要作用。主要因为钨酸铋（Bi2WO6）半导体材料出色的热力学和光学性质,而且伴有窄带隙在2.7 e V左右,对于可见光表现出一定收集能力。一直以来,受到科研人员广泛关注。但是由于Bi2WO6光生电荷的寿命较短,导电性差,严重地阻碍了其实际应用。为了改善Bi2WO6光电催化活性,扩大其在不同领域的应用。本文通过构建Bi2WO6与贵金属或其他半导体复合的途径,抑制Bi2WO6半导体材料界面光生电子-空穴对复合,以改善Bi2WO6的光电催化活性。并以制备的复合材料作为工作电极,评估了它们在燃料电池和污染物降解中的光电催化活性。具体如下:（1）通过简单的水热法,合成了二维（2D）Bi2WO6纳米片。随后,2D Bi2WO6半导体纳米片用作沉积贵金属铂纳米粒子（Pt NPs）的载体,将超小尺寸Pt（5.4 nm）沉积在其表面。将所得Pt-Bi2WO6复合材料制备成工作电极,通过光电催化氧化乙二醇评估其光电催化活性。与无光照相比,可见光照射下Pt-Bi2WO6电极的催化活性提高约4.2倍,并且显示出更高的稳定性。（2）首先合成La2Ti2O7（LTO）纳米片,然后在合成Bi2WO6的过程中加入LTO以合成2D Bi2WO6/LTO异质结,并将其用作Pt纳米颗粒的载体。随后,以Pt-Bi2WO6/LTO复合材料用作工作电极,在可见光照射下,评估其对甲醇氧化的电催化活性和稳定性。与传统电催化甲醇氧化相比,Pt-Bi2WO6/LTO工作电极在可见光的辅助下显示出优异的催化性能和稳定性。因此,Pt-Bi2WO6/LTO纳米复合材料作为甲醇催化氧化过程中的催化剂具有一定可行性,这为直接甲醇燃料电池催化剂的发展提供了新思路。（3）通过水热法合成了具有优异的光学,电学和热稳定性的钨酸铋/还原氧化石墨烯复合材料（Bi2WO6/RGO）,并用作铂纳米颗粒（Pt NPs）的载体。获得Pt-Bi2WO6/RGO复合材料作为工作电极,在无光照条件下,Pt-Bi2WO6/RGO显示出优于Pt-Bi2WO6的电催化氧化甲醇的活性。在可见光照射下,Pt-Bi2WO6/RGO对甲醇的催化活性和稳定性进一步提高,结果证明RGO用作Bi2WO6助催化能够促进Pt-Bi2WO6/RGO对甲醇的催化活性。（4）通过溶剂热法合成雪花状Cu2S纳米片,然后将得到的Cu2S雪花片与Bi2WO6复合,合成2D/3D Bi2WO6纳米片/Cu2S雪花异质结,最后将2D/3D Bi2WO6/Cu2S作为载体合成Pt纳米粒子。以Pt-Bi2WO6/Cu2S为工作电极,评估其在甲醇氧化反应（MOR）过程中的光电催化活性。与Pt-Bi2WO6改性电极相比,在相同条件下,Pt-Bi2WO6/Cu2S在电催化甲醇氧化过程中展现出更高的催化性能。更重要的是,与传统电催化过程相比,可见光辅助能够极大地提高Pt-Bi2WO6/Cu2S的电催化活性,稳定性和抗毒化能力。此外,研究发现,光电协同作用下,2D/3D Bi2WO6/Cu2S异质结在降解亚甲基蓝表现出优异的催化活性。所有结果表明:2D/3D Bi2WO6纳米片/Cu2S雪花异质在光电催化甲醇氧化和降解亚甲基蓝中具有潜在的应用前景。
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