表面活性剂模板法构筑有序介孔三氧化钨及其光电化学水氧化性能

摘要

以三嵌段共聚物F127为模板剂,通过钨粉过氧化钨酸、溶剂挥发诱导自组装法制备了有序介孔三氧化钨(m-WO_(3)),并采用X射线衍射(XRD)、Brunauer-emmett-teller(BET)、透射电镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)等方法对其结构、孔隙率、形貌、光谱性质及组成进行表征。结果表明,m-WO_(3)具有二维六方P6mm对称结构;与无孔WO_(3)(5 m^(2)/g)相比,m-WO_(3)的比表面积增加了20倍(105 m^(2)/g)且孔径分布更均一(6.7 nm)。XRD结果表明,m-WO_(3)的结晶度均高于同条件下的WO_(3)。光电化学(PEC)测试结果表明,400℃下的m-WO_(3)电极在1.0 V vs.Ag/AgCl偏压作用下,产生了0.88 mA/cm^(2)的饱和光电流,约是同条件下WO_(3)电极(0.27 mA/cm^(2))的3.3倍。这主要是因为m-WO_(3)的比表面积较大,有效地提高了光生电子和空穴的分离效率,进而显著地增强了m-WO_(3)的PEC活性。此外,m-WO_(3)具有比无孔WO_(3)更稳定的光电催化活性。虽然高温煅烧导致m-WO_(3)的介孔孔道部分坍塌,但是其仍具有较大的比表面积,很好地保持了优越的PEC催化活性,解决了介孔材料结晶度和比表面积之间存在的对立矛盾。