三氧化鎢：光催化分解水最新進展是怎樣的？

08-15

來自專欄知鎢1 人贊了文章

小編在知乎的提問中，看到有人問「光催化分解水的最新進展是怎樣的？」。因此，生了寫下此文的心，這可不僅是簡單的碰撞了，簡直要摩擦出火花來了，耳聽「噼里啪啦響」，好不熱鬧！來自三氧化鎢的內心獨白：「光催化分解水最新進展是怎樣的？」。Emmm，來自小編內心的獨白：「我更關心『你』：三氧化鎢光催化分解水的最新進展又是怎樣的呢？」。也不是小編想「唯我獨尊」，其實吧，小編的目的很明確，就是三氧化鎢，一切以三氧化鎢為核心，頗有「尾生抱柱」之心態——你不來，我不走！！！

切入正題，三氧化鎢的禁帶寬度大概為2.7eV，而一般認為比較合適的光催化劑禁帶寬度為1.8eV。你可能會問：這個合適值是怎麼得到的？——是考慮產氫（氧）過程中存在過電勢而得到的。所以說，三氧化鎢跟「光催化分解水」到底合不合適？切莫著急，且聽下面的分解。

在研究人員經過無數次的理論計算及實驗驗證後，他們認為什麼情況下，某物質可能具有光催化分解水產氫的性能？——當光催化劑的導帶位置高於0eV時。又在什麼情況下可能具有光催化分解水產氧的性能啊？——當催化劑價帶位置低於1.23eV時。然後呢？

然後，他們發現三氧化鎢不僅具有可見光吸收能力，而且其導帶和價帶位置分別在0.7eV（高於0eV）和3.4eV（不低於1.23eV）左右。所以，從這兩個數值，你們也可以知道三氧化鎢只具有的光催化產氫的性能。毫無疑問，自此，利用三氧化鎢進行光分解水制氫成為了三氧化鎢的光催化性能研究中的一塊較為重要的研究！

乾貨有木有？有！有！有！有研究者利用超聲法合成三氧化鎢/石墨烯複合光催化劑，然後對其進行光催化制氧的性能研究，發現：所合成的複合光催化劑的產氧性能高於相同方法和條件下製得的三氧化鎢、石墨烯以及兩者簡單混合樣品的光催化產氧活性。研究者還發現：三氧化鎢/石墨烯間化學鍵降低了複合產物界面缺陷，從而降低了光生載流子的複合幾率——主要是通過對比所合樣品中石墨烯D峰與G峰的拉曼峰強度比。此外，石墨烯可以敏化三氧化鎢，從而擴大光吸收範圍提高光利用率，並且，石墨烯可以作為光生電子的傳輸介質，從而提高了光轉換效率。

研究者可不會滿足於此，隨著研究的深入，他們擴展了三氧化鎢的應用範圍，通過構築光化學電池或Z-型反應體系等方法將導帶位置不滿足制氫條件的三氧化鎢應用於光催化產氫的應用中。

還有研究者利用簡單的葡萄糖水熱碳化及透析法製備出碳納米點，並將其與三氧化鎢及NaI加入到甲醇水溶液中進行光催化產氫測試。他們發現：加入三氧化鎢後，系統產氫量從4.65μmol?g-1?h-1提高到1330μmol?g-1?h-1，這意味著三氧化鎢光催化分解水產氫是真的，真的，真的可以實現的。自然，諸如此類的實驗應該不止於此，小編也不再一一贅述。各位看官若是有相關知識儲備，小編側耳傾聽。