F127模板法制备N-TiO2/WO3光电极用于高效光电化学水氧化降解甲基蓝

通过使用偏钨酸铵 (H8N6O24W6) 作为N掺杂TiO2的N源和TiO2/WO3复合材料中WO3的煅烧前驱体，以钛酸四正丁酯 (C16H36O4Ti) 作为TiO2的煅烧前驱体，并通过添加F127模板剂控制形貌，我们成功制备了N-TiO2/WO3光电极。扫描电子显微镜 (SEM) 图像显示光电极表面由不规则纳米小块构成，添加F127模板剂可使纳米小块的体积变小，从而提供更多的反应活性位点。能量散射谱 (EDS) 结果表明，N、W、Ti元素均匀分布在光电极表面，并通过透射电子显微镜 (TEM) 和X射线光电子能谱 (XPS) 分析，发现TiO2的(101)晶面与WO3的(002)晶面结合，而N元素以化学键N-Ti-O的形式掺杂到TiO2中。添加了F127的光电极，如350nw、400nw和450nw等，具有IV型等温线和H3型迟滞环特征。介孔结构的形成有助于光电极与电解液之间的界面反应。在最佳的400℃煅烧温度下，400nw光电极具有87.83 m2/g的比表面积，比未使用F127修饰的光电极提高了3.67倍。400nw光电极具有较小的禁带宽度 (3.0 eV) 和较低的电化学界面电阻，这为其高光电催化性能提供了条件。在含有甲基蓝污水的光电化学水氧化测试中，400nw光电极因其达到最高的0.461 C的电荷量，表现出了最佳的甲基蓝降解性能 (31%) 和氢气 (5.81 µmol) 以及氧气 (5.94 µmol) 产生效率。