六方相/单斜相WO3“异相结”的可控合成及光催化性能

刘纪法，陈雪冰，王芳芳，张 静，陈常东

（辽宁石油化工大学石油化工学院，辽宁省清洁能源催化材料重点实验室/辽宁省先进清洁能源材料化学工程实验室，辽宁 抚顺113001）

近年来，基于太阳能驱动的半导体光催化技术在生产清洁能源和降解工业废水方面得到了广泛关注和研究[1⁃2]。在众多半导体光催化剂中，氧化钨(WO3)具有禁带宽度小、太阳光利用率高、氧化能力强、物化性质稳定、抗光腐蚀、原料丰富等优点，被认为是最具有潜力的可见光催化材料之一[3]。但是，目前的研究结果表明WO3光催化效率远远低于实际应用需求，其中光生电子和空穴复合率高被认为是导致光催化活性较低的主要因素之一[4]。

研究人员做了大量的工作来降低WO3光生电子和空穴的复合效率[5⁃7]。“异质结”(不同物质之间形成的界面区域)、“异相结”(同一种物质不同晶相之间形成的界面区域)等方法，能在光催化剂中形成内建电场，从而提供光生电荷分离的驱动力，已成为光催化中促进光生电子和空穴分离的有效策略[6⁃7]。“异质结”的构建必须考虑能带结构和晶格匹配的问题，而由同一种物质构成的“异相结”由于能级结构差异小和晶格适配率高，更有利于界面间光生电子和空穴的转移，而且“异相结”的制备更为简单和可控。例如，研究发现Ga2O3、CdS、WO3和Bi2O3中“异相结”的形成能够提高催化剂的光催化活性[8⁃11]。G.Xin 等[12]将商用正交相WO3粉末在650 ℃焙烧4 h得到单斜相/正交相“异相结”，在850、950 ℃焙烧得到单斜相/四方相“异相结”；……