振动流化床原子层沉积可控制备WO₃/TiO₂ NPs及其光催化性能研究

摘要

将WO₃与TiO₂复合可提升TiO₂纳米颗粒的表面酸性，同时在界面处形成异质结可提高TiO₂的光响应范围及载流子分离效率。本文采用自制常压振动流化床原子层沉积反应器（FB-ALD）制备超薄致密WO₃膜包覆的WO₃/TiO₂光催化剂，并与液相浸渍法制备的样品进行比较。结果表明，浸渍法W负载量为1%的1-W/Ti（500）样品紫外光下亚甲基蓝（MB）的降解性能最优，是未改性TiO₂的1.75倍。FB-ALD法制备的5-cycles W/Ti（500）催化剂W-Ti的摩尔分数仅约0.1%，光催化降解MB活性是未改性TiO₂的3.3倍。由TEM图可知本工作ALD WO₃膜的生长速率约为0.07 nm/cycle，可通过控制ALD循环次数精准控制WO₃的沉积量，充分发挥表界面效应。该气相FB-ALD反应用1/10的W负载量，实现了更强的光催化活性提升，可有效降低催化剂的生产成本，且不产生废液，无需催化剂洗涤烘干等后处理操作，生产工艺绿色环保。本文自制的常压FB-ALD反应器设备成本低，可实现大量纳米颗粒的精准修饰，具有广泛的应用前景。

关键词

TiO₂ / WO₃ / 流态化 / 原子层沉积 / 光催化