介孔三氧化鎢-還原氧化石墨烯複合材料

隨著世界能源危機的日益突出，尋求綠色環保的新能源已成為迫在眉睫的任務。利用太陽能光催化分解水制氫或氧是解決能源短缺及環境污染問題的有效方法之一。在TiO₂，Nb₂O₅，ZnO和WO₃等半導體光催化劑材中，三氧化鎢WO₃作為一種典型的n型半導體光催化劑受到很大的關注。

三氧化鎢具有較強的光吸收能力，高的熱穩定性和物理化學穩定性等優點。研究發現，在可見光照射下，三氧化鎢作為光催化劑可以通過分解水產生氧氣。不過，科學家們也認為，納米結構的三氧化鎢光催化劑具有電荷遷移速率慢和表面反應活性位少等缺陷，極大地限制了它的適用領域。

眾所周知，高催化活性的光催化劑需要高的結晶度和大的比表面積。因此，積極 開發介孔結構的光催化劑已成為提高半導體催化活性的一個重要方向。此外，石墨烯作為新型的，具有特殊的二維結構的材料，其超大的比表面積和優越的導電性備受推崇。基於這些優點，有研究人員嘗試將三氧化鎢、介孔材料和石墨烯三者合一，製成一種多功能的三位一體光催化劑，其過程包括：

1)介孔三氧化鎢的製備，用m-WO3表示

取1.0gKIT^-6作為矽基範本溶於乙醇中，以1000rpm的轉速攪拌處理30min，再向溶液中加入3.0g磷鎢酸，繼續攪拌2h，然後在20-30℃把溶劑蒸幹得到白色粉末，把得到的產品在550 ℃條件下焙燒5h，用HF去除矽基板，過濾得到產品，再用去離子水和乙醇混合液洗滌2-3次，過濾，在110℃乾燥1h得到產品m-WO₃，準備待用；

2)氧化石墨烯的製備，用GO表示：

取1.0g石墨粉(<30μm)分散在100mL水溶液中，水溶液的主要組成為0.5g NaNO₃、24.0mL H₂SO₄和3.0g KMnO₄，將反應液置於冰浴中，強烈攪拌30min，之後，取出在常溫下繼續攪拌30min ，加入46mL去離子水將反應液稀釋，加熱至98℃繼續攪拌15min，再在反應體系中加入10mL H₂O₂ 和140mL H₂O，過濾反應液，分別用5％HCl和去離子水反復沖洗所得反應物3-5次，將產物置於恒溫電熱鼓風乾燥箱中80℃乾燥12h，制得氧化石墨烯(GO)，使用前，取一定量GO，溶于去離子水中，配成0.5mgmL-1的溶液，超聲剝離2h，再用6000rpm的轉速離心分離15min，取上層清液待用。

3)介孔三氧化鎢-還原氧化石墨烯複合型光催化劑的製備。

將上述步驟製備得到的m-WO₃和0.5mg mL^-1的GO溶液以品質比1：0.02為配比，加入至100mL 的圓柱形玻璃容器中，然後加入50mL乙醇溶液，以1000rpm的磁力攪拌器處理30min，然後將 混合物超聲處理30min，放入暗箱中在500W汞燈的條件下光照8h。紫外光照射後，懸浮液的顏 色由灰褐色變為黑色說明GO被還原為RGO，過濾回收所得的複合材料，用去離子水清洗3-5次， 並在室溫下乾燥，將此產品標記為m-WO₃-RGO。

介孔三氧化鎢-還原氧化石墨烯複合材料具有大比表面積、孔道和高導電性能，有效拓展了三氧化鎢的光回應範圍， 解決了三氧化鎢光催化劑催化活性低的難題，能夠快速、有效地分解水制氧，催化劑重複利用率高，對環境無害。

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