钨酸铋光催化剂在电解水中的应用-世界热讯

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近期，香港城市大学能源与环境学院研究者使用了一种操作简单的方法成功制备出了片状的钨酸铋（Bi2WO6）光催化剂，而且表明钨含量比例的升高，能显著提升Bi2WO6的光催化性能，进而能使之更好地应用于电解水制氧气中。

钨酸铋光催化剂合成示意图（图源：香港城市大学）

据了解，钨酸铋又称为氧化铋钨，是由正三价铋离子（Bi3+）与负二价钨酸根离子[(WO4)2-]组合成的一种绿色或白色粉末，具有较窄的带隙（2.80eV）、较高的光化学稳定性、较强的氧化能力等特点，广泛应用于各类光催化反应中，比如用作光阳极进行光电分解水制氧。

但是，钨酸铋光催化剂的催化效率低于预期，所以导致其应用受到较大限制。为了提高Bi2WO6的光催化效率，研究者提出了诸多的改善方法，如偶联助催化剂，金属的修饰和元素参杂等。然而，这些方法却存在Bi2WO6光阳极生产步骤复杂的问题。

有鉴于此，香港城市大学研究者就采用水热反应来制备片状的Bi2WO6光阳极，同时分析了具有高含量钨的Bi2WO6与水氧化反应活性的关系。

钨酸铋的电流-电压测试图（图源：香港城市大学）

研究者利用水热反应，将钨酸铋薄膜直接生长在FTO上。研究表明，钨浓度越高，合成的片状钨酸铋的尺寸越小且越厚，则电子主导的{010}晶面越大和电子传输到材料表面的距离越短，所以材料的光电流较高。另外，钨在钨酸铋中还有“自我掺杂”的效果，因而能增加电荷载流子浓度，改善材料的导电性。

相关研究成果已以“Manipulating the Fate of Charge Carriers with Tungsten Concentration: Enhancing Photoelectrochemical Water Oxidation of Bi2WO6”为题发表Small期刊上。