【摘 要】
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光电催化技术在环境污染治理与新能源领域具有广泛的用途。相比于光催化技术,光电催化技术中的外加偏压能补偿电势差并克服能垒障碍,光生电子和空穴得到进一步分离,实现更高的太阳能转换效率,因此光电催化技术受到研究人员的特别关注。WO_3作为典型的n型半导体,具有较小的带隙能量(2.6 e V),在可见光区域具有较强的吸收,并且成本低。但WO_3仍然存在光生电子与空穴的复合率比较高,选择性差、光电催化效率偏
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光电催化技术在环境污染治理与新能源领域具有广泛的用途。相比于光催化技术,光电催化技术中的外加偏压能补偿电势差并克服能垒障碍,光生电子和空穴得到进一步分离,实现更高的太阳能转换效率,因此光电催化技术受到研究人员的特别关注。WO3作为典型的n型半导体,具有较小的带隙能量（2.6 e V）,在可见光区域具有较强的吸收,并且成本低。但WO3仍然存在光生电子与空穴的复合率比较高,选择性差、光电催化效率偏低等问题。因此本实验通过微观调控、表面修饰、与其他半导体耦合来改善其光电化学性能,主要内容如下:（1）通过水热法在导电玻璃（FTO）上合成了WO3纳米片薄膜。研究发现不同的草酸铵含量和盐酸体积所制备的WO3纳米片厚度、密度及均匀性不同。实验结果表明,草酸铵在WO3纳米片形成过程中起结构导向的作用,盐酸影响其纳米片的密度。由6 m L盐酸和0.2 g草酸铵所制备的WO3薄膜显示出最高的光电流密度和最佳的光电催化降解四环素性能。（2）在WO3薄膜的基础上,采用电沉积法制备出Ti O2/WO3光阳极材料。研究结果显示电沉积时间为20 s的Ti O2/WO3异质结的光电流为0.02 m A/cm2,是纯的WO3薄膜的4倍,表明Ti O2/WO3异质结能更有效地降低光生电子-空穴的复合。同时对该异质结进行氢化处理,研究发现400℃氢处理的Ti O2/WO3样品的光电分解水产氢速率为6.35μmol/cm2/h,是未氢处理Ti O2/WO3（0.46μmol/cm2/h）的13.8倍,分析原因是不同温度的氢处理可以增强材料的可见光吸收能力,并且引入氧缺陷可以改善其光电性能,提高光阳极材料的分解水性能。（3）以抗坏血酸为碳源来制备碳量子点（CQDS）,并用其修饰WO3薄膜,从而获得CQDS/WO3光阳极材料。探讨了不同CQDS加入量对CQDS/WO3复合材料微观组织及其光电催化活性的影响。实验结果表明,加入7 m L碳量子点溶液所制备的CQDS/WO3样品的光电流密度高达0.5 m A cm-2,是纯WO3光电流的6.25倍。这是因为CQDS良好的导电性和光吸收性能能够提高WO3的光学性能和电导率,并且可以加快其电荷的转移速率,改善其光电化学性能。同时发现复合样品CQDS/WO3光电催化降解环丙沙星的降解率达89.4%,远高于电催化的降解速率（7.8%）和光催化的降解速率（3%）。
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