[发明专利]一种TiO2/WO3/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用

说明书

本发明涉及一种TiO₂/WO₃/g‑C₃N₄全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用，该TiO₂/WO₃/g‑C₃N₄全介孔纳米纤维中TiO₂/WO₃以TiO₂/WO₃纳米纤维形式存在，g‑C₃N₄负载在TiO₂/WO₃纳米纤维上，其中TiO₂/WO₃纳米纤维具有多孔结构，多孔结构包括介孔。本发明TiO₂/WO₃/g‑C₃N₄全介孔纳米纤维在高效光催化剂中应用时，光响应波长宽、稳定性好、效率高。

技术领域

本发明涉及一种TiO₂/WO₃/g-C₃N₄全介孔纳米纤维的应用，尤其涉及一种TiO₂/WO₃/g-C₃N₄全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用。

本发明中下列表达式的意义为：

PVP：聚乙烯吡咯烷酮

WCl₆：六氯化钨

TBOT：钛酸丁酯

背景技术

随着现代工业的迅猛发展，能源危机和环境污染问题日益加剧，开发和利用清洁高效能源成为了各国的当务之急。太阳能作为一种可再生的清洁能源，取之不尽，如何有效的利用太阳能成为了目前研究的热点。

光催化技术具有可在室温下直接吸收太阳能驱动反应等优点，成为将太阳能直接或间接转换为人类可利用能源的理想生产技术。光催化技术应用的核心在于光催化剂的研制，在过去几十年的发展中，已经报道了数百种光催化剂。但是，目前报道的光催化剂普遍存在光响应波长窄，稳定性差、效率低等问题，严重制约着光催化剂的大规模使用。因此，高效光催化剂的研制任重而道远。

为了解决光催化剂存在的问题，研究者们做了大量探索，归纳起来主要从材料结构和组分优化等方面着手。材料结构的优化主要指改变催化剂的微观形貌特征，使之具有高比表面积和稳定的几何构造，提高对光的捕获率和对反应物的吸附能力。研究发现一维介孔结构如介孔纳米纤维由于其独特的几何结构和高比表面积，赋予其高效且稳定的光催化活性。组分优化则通过改变能带结构，减小禁带宽度、延长光生载流子的寿命等。主要包括非金属元素掺杂、半导体复合和贵金属负载等。其中不同半导体材料的耦合，尤其是三元体系复合光催化剂能够有效阻滞光生载流子复合，增强太阳能的利用率。TiO₂、WO₃和g-C₃N₄均为代表性的半导体光催化剂材料，已经有文献报道了它们单独作为或者是其中两种复合半导体光催化剂的研究工作，但是三元体系的 TiO₂/WO₃/g-C₃N₄光催化剂材料还未见报道。结合一维介孔结构的优势，如果能够制备TiO₂/WO₃/g-C₃N₄介孔纳米纤维将从两个方向同时强化其光催化性能，有望解决目前传统光催化剂所存在的主要问题，为高效光催化剂尤其是可见光光催化剂奠定一定的研究基础和应用价值。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种光响应波长宽、稳定性好、效率高的TiO₂/WO₃/g-C₃N₄全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用。