氧化鎢新材料能利用太陽能從水中清除污染物

光催化是利用自然界存在的光能轉換成為化學反應所需的能量，來產生催化作用，使周圍的氧氣及水分子激發成極具氧化力的自由負離子，幾乎所有對人體和環境有害的有機物質和部分無機物質都可以被分解，所以在未來的環保領域，光催化產業的前景無可限量。

最常見的光催化劑材料是二氧化鈦、氧化鋅、氧化鎢和氧化鉍等。近來，科學家開發了一種新型氧化鎢複合材料，這種材料可以成為降解對環境有害的合成染料污染物的催化劑，清除每年以近300,000噸的速度釋放進入世界的各種染料污水。

催化材料的主要成份為氧化鎢納米線和氧化鉭，這種新型的無害光催化材料可有效去除水中的染料污染物，吸收90％以上的染料，並使分解速率比傳統的二氧化鈦提高近10倍。

研究中使用的兩種材料近年來都十分引人注目。尤其是氧化鎢，被認為是一系列光催化應用中最有前景的材料之一，這是由於其高導電性，化學穩定性和表面活性以及強吸光性，而氧化鎢納米線作為一種一維的納米材料，它比普通氧化鎢具有更大的比表面積。在光催化反應中，比表面積是決定光催化性能的一個重要參數。此外，作為低帶隙半導體，氮化鉭由於其能夠吸收幾乎全部可見光譜的能力而呈紅色，因此從太陽光中提取大量能量以驅動降解過程。

然而，這兩種材料的真正潛力只有在它們合併成一種複合材料後才能實現。由於兩種材料之間的電子交換，研究中使用的測試染料被複合材料分解，大約是氮化鉭單獨實現的速率的兩倍，而單獨的氧化鎢顯示出不能降解染料。與其他主要的光催化材料（其中許多對人類和水生生物都有毒性）相反，氧化鎢和氧化鉭都被歸類為無害材料。

科學家，通過在密封容器內的高壓下加熱反應混合物，通過在氮化鉭微粒表面上生長氧化鎢的超薄“納米線”來合成複合材料。由於這兩種材料組分的尺寸令人難以置信，因此氮化鉭和氧化鎢的直徑一般都小於400億分之一米，這種複合材料為染料捕獲提供了巨大的表面積。

以常見的染料羅丹明B為例，羅丹明B是一種具有鮮桃紅色的人工合成的染料。易溶于水、乙醇，微溶於丙酮、氯仿、鹽酸和氫氧化鈉溶液，其廢液是一種會致癌的污染物，一般處理方法難以降解。科學家採用氧化鎢納米線-氧化鉭複合材料進行試驗，在白光照射下，材料使用陽光提供的能量將染料分解成更小，無害的分子，除去有害染料後，催化劑可以簡單地從清潔的水中過濾並重新使用。

科學家們認為，新材料具有很大的潛能，無論是從價格上還是性能上。接下來，他們的目標還將進一步改進材料，探索在其他領域的可行性，如光催化分解水產生氫氣。”

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