[发明专利]多孔道类珊瑚状纳米结构三氧化钨光电极的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种多孔道类珊瑚状纳米结构三氧化钨光电极的制备方法及其应用，包括：1、将抛光后的金属钨箔/钨片剪裁成合适的尺寸，除去表面的有机物和无机盐后干燥；2、配制氟化铵和磷酸水溶液，搅匀，置于电解池中作为电解液。将步骤1处理得到的钨箔/钨片作为阳极，同时用铂丝/铂片/铂网作为阴极，将两电极分别与直流稳压电源的阴阳极相连，设置20‑100V的恒定电压进行阳极氧化操作。该阳极氧化进行过程中需将电解池置于冰水浴；3、在阳极氧化后，将钨箔/钨片置于去离子水中进行清洗并干燥；4、再将干燥后的钨箔/钨片在350‑750℃温度下煅烧，即得到具有丰富孔道结构的WO₃光电极。

技术领域

本发明涉及一种半导体金属氧化物光电极的制备方法，具体涉及一种制备具有多孔道结构的类珊瑚状三氧化钨(WO₃)光电极的方法及其应用。

背景技术

人类社会的快速发展，对地球的自然环境造成了巨大的影响，其中工业发展和能源需求造成了环境和能源问题，而这两大问题同时制约了人类的发展。光电催化技术在处理有机污染物和新能源生产中具有独特的技术优势。与传统电催化和光催化技术相比，其具有能源消耗低可直接利用太阳能、反应条件温和、无二次污染、催化效率高等优点，因而在环境催化和能源催化领域具有重要的应用潜力。

近年来对光电催化技术的研究与日益增多，高效的光电极的开发是这类研究中的重点对象。在众多的半导体光电极中，WO₃由于其含量丰富、无毒、稳定，具有可见光吸收能力，同时具有较强的氧化能力，因而使其成为了一种备受关注的光电极材料。但是目前制备WO₃光电极的过程是将粉体的WO₃与导电基底相结合制备成WO₃光电极不可避免的存在肖特基接触，因而此类WO₃电极具有较大的电子传递界面电阻，从而降低了其光电催化效率。

利用电化学阳极氧化法直接在金属钨基底上原位生长三氧化钨(WO₃)可以有效的克服粉体材料与导电基底的肖特基接触，通过减小电极电阻进而能有效的提高光电催化效率。目前利用阳极氧化法制备光电极的报道多为二氧化钛(TiO₂)光电极的制备。而在金属钨基底上制备WO₃的过程多为化学刻蚀法以及水热法等制备方法等，此类制备方法均存在制备过程复杂，制备成本高，制备过程易造成二次污染等缺点。因此需要探索一种操作简单可靠，成本低廉，无二次污染的WO₃光电极制备工艺，以提高WO₃光电极在光电催化应用领域中的催化效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有WO₃光电极制备过程中存在的缺点，提出一种多孔道结构类珊瑚状纳米结构WO₃光电极的制备方法。同时开发了该光电极在光电催化污染物降解中的应用。

其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。

一种多孔道类珊瑚状纳米结构三氧化钨光电极的制备方法，包括如下步骤：

1)、将抛光后的金属钨箔/钨片，剪裁成合适的尺寸后，除去表面的有机物和无机盐，然后干燥；

2)、配制氟化铵和磷酸水溶液，搅拌均匀，置于电解池中作为电解液；

将所清洗干燥后得到的钨箔/钨片作为阳极，铂丝/铂片/铂网作为阴极，将两个电极与直流稳压电源的阴阳极相连，设置20-100V的恒定电压进行阳极氧化操作；该阳极氧化过程需要将电解池置于冰水浴中进行；

3)、在阳极氧化0.5-2.5小时后，将钨箔/钨片置于去离子水中进行清洗并干燥；

4)、将干燥后的钨箔/钨片在350-650℃温度下煅烧，即可得到具有丰富孔道结构的类珊瑚状纳米WO₃光电极。