[发明专利]一种N,Cu-CDs/m-WO3

说明书

本发明属于半导体光催化技术领域，具体涉及一种N,Cu‑CDs/m‑WOsubgt;3/subgt;介孔复合材料及其制备方法和应用。该N,Cu‑CDs/m‑WOsubgt;3/subgt;介孔复合材料包括三氧化钨，所述三氧化钨属于单斜晶系，晶胞参数为a＝0.7297nm，b＝0.7539nm，c＝0.7688nm，β＝90.918；所述三氧化钨具有介孔结构；所述三氧化钨的介孔孔道内复合有氮铜共掺杂碳点。本发明的N,Cu‑CDs/m‑WOsubgt;3/subgt;介孔复合材料，是利用特定结构的介孔三氧化钨和氮铜共掺杂碳点组成异质结复合光催化剂，能显著拓展其光谱响应范围，降低了电子‑空穴复合率，实现高效电子转移，增强催化剂的光催化活性和稳定性。

技术领域

本发明属于半导体光催化技术领域，具体涉及一种N,Cu-CDs/m-WO₃介孔复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

目前全球面临着能源危机和环境污染的严峻挑战，半导体光催化剂作为一种太阳能驱动材料，目前已广泛应用于环境治理、光解水制氢、太阳能电池等多个领域。

光照激发下，半导体材料中电子可被激发，从价带传至导带中，从而形成电子-空穴对，电子和空穴的分离有利于羟基自由基和超氧自由基等活性氧的生成，活性氧具有超强氧化能力，能绿色高效地降解污染物。在众多半导体材料中，WO₃由于其无毒、稳定、成本低、在可见光区吸收等优良性能，已经广泛应用在光催化领域。但同时WO₃也存在一些缺点，比如可见光响应能力低、电子-空穴对复合率高，光诱导电子转移速率慢等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种N,Cu-CDs/m-WO₃介孔复合材料，以解决现有半导体光催化材料的吸收光谱窄、电子-空穴复合率高及电子转移能力低的问题。

本发明的第二个目的在于提供上述N,Cu-CDs/m-WO₃介孔复合材料的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供上述N,Cu-CDs/m-WO₃介孔复合材料在光催化降解污染物方面的应用。

为实现上述目的，本发明的N,Cu-CDs/m-WO₃介孔复合材料的技术方案是：

一种N,Cu-CDs/m-WO₃介孔复合材料，包括三氧化钨，所述三氧化钨属于单斜晶系，晶胞参数为a＝0.7297nm，b＝0.7539nm，c＝0.7688nm，β＝90.918；所述三氧化钨具有介孔结构；所述三氧化钨的介孔孔道内复合有氮铜共掺杂碳点。

本发明的N,Cu-CDs/m-WO₃介孔复合材料，是利用特定结构的介孔三氧化钨和氮铜共掺杂碳点组成异质结复合光催化剂，能显著拓展其光谱响应范围，降低了电子-空穴复合率，实现高效电子转移，增强催化剂的光催化活性和稳定性。

与传统纳米结构相比，介孔结构具有更高的比表面积使其具有更多的表面活性位点，其有序可调的孔径能更好地与其他材料结合并降解污染物，目前介孔WO₃主要用于传感器检测方面，在光催化降解污染物方向应用还比较少。

为进一步优化其光催化特性，优选的，该介孔复合材料的孔径为15-30nm。比表面积为20-40m²/g。

碳点(CDs)作为一种尺寸在10nm以下的新型碳纳米材料，具备独特的光学吸收性能、水溶性、上转化能力、低毒特效，但同时单纯CDs存在光学吸收局限于紫外区及电子传递和电子储层性能差的缺点，采用金属和非金属元素共掺杂不仅能够拓宽CDs光学吸收至可见或近红外区，而且能够极大增强其电子转移性能。本发明将三氧化钨和氮铜共掺杂碳点(N,Cu-CDs)构建异质结结构后，显著的增强了催化剂的光催化活性和稳定性。