林海, 苏玮韬, 朱玉, 彭湃, 冯苗,2, 于岩,2

WO3纳米花的热处理晶格调控及WO3/CdS/-S异质结的构筑

林海1, 苏玮韬1, 朱玉1, 彭湃1, 冯苗1,2, 于岩1,2

(福州大学 1. 材料科学与工程学院; 2. 生态环境材料先进技术福建省高等学校重点实验室, 福州 350108)

为研究热处理过程与异质结构筑对WO3的光电化学效应的影响机制, 采用低温溶剂热法制备纳米花状WO3, 通过热处理精确调控WO3纳米花的活性晶面、晶粒尺寸及结晶度。进一步借助循环化学浴法, 构筑WO3/CdS/-S异质结, 并研究其光电化学性能与浓度效应。结果表明, (200)晶面是WO3纳米花的主要暴露晶面, 且比例随热处理温度升高而增大。350 ℃热处理的WO3纳米花表现出最高的光响应电流。通过构筑WO3/CdS/-S梯形异质结, 增强材料在可见光区的吸收, 以牺牲少部分载流子的方式提高整体光生载流子的分离效率, 促进WO3的宏观光电化学效应的提升。

氧化钨; 纳米花; 梯形异质结; 光电响应

利用半导体催化剂光电催化水分解析氧、制H2、还原CO2或降解污染物, 有望解决相关的能源环境问题[1-4]。光吸收、光电转换效率、光生载流子迁移和表面反应活性是影响材料光电催化性能的关键因素。三氧化钨(WO3)的带隙范围为2.5~2.7 eV, 能吸收12%的太阳光, 是一种极具潜力的半导体光电材料[5]。在WO3晶型结构中,-单斜晶相(-WO3)是室温下最稳定的相, 其WO6八面体在、、三轴方向通过共角方式连接。相邻WO6八面体在各方向上的扭曲方式和程度取决于体系温度, 并伴随着WO3的形貌发生变化, 因此, 通过热处理方式可对-WO3进行调控, 提高其表面暴露晶面中高活性晶面的比例, 增强-WO3的光电催化效应[6]。……