Page 157 - 《精细化工》2021年第11期

第 11 期 彭兵兵，等: WO 3 /Bi 2 WO 6 复合薄膜的制备及其光电化学性能 ·2303·

在电催化过程中，电子-空穴对会在电压作用下产
生，但是产生效率很低，导致催化效率较低。在光
电催化过程中，电子-空穴对不仅会在模拟可见光照
射下产生，同时在外加电压下形成，然后电子从空
穴中分离出来。所以，光电催化过程能更有效地促
进电子和空穴的产生和分离。综上所述，光照和电
压的共同作用导致光电催化活性最高。

图 6 WO 3 /Bi 2 WO 6 -8 复合薄膜的光电催化、光催化和电

催化性能
图 5 WO 3 薄膜、WO 3 /Bi 2 WO 6 复合薄膜的光电流性能（a） Fig. 6 Photoelectrocatalysis, photocatalysis and electrocatalysis
properties of WO 3 /Bi 2 WO 6 -8 composite thin film
和光电催化性能（b）
Fig. 5 Photocurrent properties (a) and photoelectrocatalysis
properties (b) of WO 3 thin film and WO 3 /Bi 2 WO 6 图 7 为模拟太阳光照射下，施加 0.01 V 偏置电
7
composite thin film 压，在 1~1×10 Hz 的频率范围内单一 WO 3 纳米片
薄膜和 WO 3 /Bi 2 WO 6 复合薄膜的奈奎斯特图。在奈
根据光电流测试结果可知，当偏置电压为 1.5 V
奎斯特图中圆弧半径越小，说明薄膜内光生电子-
时薄膜具有最高的光电流密度，所以通过电化学工 空穴对的产生速率越快，电阻越小，电子的转移效
作站将 1.5 V 设置为样品光电催化测试的偏置电压。 率越高 [30] 。从图 7 可以看出，溶剂热反应时长为 8 h
WO 3 纳米片薄膜和不同溶剂热时长 WO 3 /Bi 2 WO 6 复
的 WO 3 /Bi 2 WO 6 复合薄膜电子转移效率最高，其次
合薄膜的光电催化性能如图 5b 所示。可以看出，在
是反应时长为 6 h 的 WO 3 /Bi 2 WO 6 复合薄膜，然后
模拟太阳光下照射 210 min，WO 3 纳米片薄膜对混
是反应时长为 10 h 的 WO 3 /Bi 2 WO 6 复合薄膜。复合
合溶液的降解效率约为 47.9%，WO 3 /Bi 2 WO 6 复合薄 薄膜的圆弧半径均小于单一 WO 3 纳米片薄膜的圆
膜的降解效率均高于单一 WO 3 纳米片薄膜，其中溶 弧半径，表明 WO 3 /Bi 2 WO 6 复合薄膜的电子转移效
剂热反应 8 h 的 WO 3 /Bi 2 WO 6 复合薄膜的降解效率
率更高，具有更优异的光电化学性能。
约为 58.6%，优于溶剂热反应 6 和 10 h 的 WO 3 /
Bi 2 WO 6 复合薄膜（分别为 56.3%和 51.6%），光电
催化性能测试结果与光电流性能测试结果相符。
为了了解不同催化条件对 WO 3 /Bi 2 WO 6 复合薄
膜催化降解效率的影响，实验中对溶剂热反应时长
为 8 h 的 WO 3 /Bi 2 WO 6 复合薄膜分别进行了光催化
（PC）、电催化（EC）和光电催化（PEC）测试，
结果如图 6 所示。可以看出，WO 3 /Bi 2 WO 6 -8 复合薄
膜在光电催化条件下具有最优异的降解效率（约为
43.4%），优于光催化和电催化下的降解效率（光催
化约为 30.1%；电催化约为 23.3%）。在光催化过
图 7 WO 3 纳米片薄膜、WO 3 /Bi 2 WO 6 复合薄膜的奈奎斯
程中，WO 3 /Bi 2 WO 6 复合薄膜在模拟可见光照射下 特曲线
产生电子-空穴对，然而一些电子和空穴会在光催化 Fig. 7 Nyquist curves of WO 3 thin film and WO 3 /Bi 2 WO 6
剂表面重新结合，这将对催化效率产生不利影响。 composite thin films