[发明专利]一种Ce掺杂W18O49光催化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种Cesupgt;4+/supgt;掺杂Wsubgt;18/subgt;Osubgt;49/subgt;光催化材料及其制备方法和应用，属于光催化技术领域。本发明提供的Cesupgt;4+/supgt;掺杂Wsubgt;18/subgt;Osubgt;49/subgt;光催化材料，包括Wsubgt;18/subgt;Osubgt;49/subgt;和取代所述Wsubgt;18/subgt;Osubgt;49/subgt;中部分W元素的Cesupgt;4+/supgt;。Wsubgt;18/subgt;Osubgt;49/subgt;为具有局域表面等离子体共振效应的半导体缺陷氧化钨，低价的Ce离子替换了高价的W离子(+5价、+6价)，这会导致Wsubgt;18/subgt;Osubgt;49/subgt;产生更多的氧空位，有利于水的吸附，大大加强了其对水的光催化分解能力，能够实现高效的水分解产氢量。实施例结果表明，本发明的Cesupgt;4+/supgt;掺杂Wsubgt;18/subgt;Osubgt;49/subgt;光催化材料在全光谱照射下Hsubgt;2/subgt;产量在四个小时内达到35.249～45.699mmolgsupgt;‑1/supgt;。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，尤其涉及一种Ce掺杂W₁₈O₄₉光催化材料及其制备方法和应用。

背景技术

过度消耗不可持续的化石燃料加剧了空气污染和能源短缺。作为一种重要的化学原料和理想的能源载体，随着全球人口的增长和对清洁能源的需求，氢气(H₂)的消耗量正在迅速增加。开发一种替代的、经济的和可持续的H₂生成途径不仅对其在石油精炼和基于NH₃的化肥生产中的应用具有重大影响，而且对减少化石燃料使用和CO₂排放也具有重大影响。由半导体上取之不尽的太阳能驱动的光催化氢演化反应(HER)是自藤岛和本田的开创性工作以来，清洁和可持续H₂生产最具吸引力的方法之一。然而，传统半导体光催化剂的效率仍然不令人满意。这些光催化剂上的两个关键障碍是低能光子的光吸收差和光生电子-空穴对的快速复合。因此，设计一种具有全光谱响应、高效的水中光催化剂具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Ce⁴⁺掺杂W₁₈O₄₉光催化材料及其制备方法和应用，本发明Ce掺杂W₁₈O₄₉光催化材料可用于全光谱响应且催化水分解时氢的产量高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种Ce⁴⁺掺杂W₁₈O₄₉光催化材料，包括W₁₈O₄₉和取代所述W₁₈O₄₉中部分W元素的Ce⁴⁺。

优选的，所述W₁₈O₄₉为纳米线状的W₁₈O₄₉；

所述Ce⁴⁺掺杂W₁₈O₄₉光催化材料由纳米线状的W₁₈O₄₉聚集而成。

优选的，所述Ce⁴⁺与所述W₁₈O₄₉纳米线中W元素的摩尔比为1～20：80～99。

优选的，所述Ce⁴⁺掺杂W₁₈O₄₉光催化材料的粒径为100nm～1μm。