Page 122 - 《精细化工》2022年第1期

·112· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

化降解活性的影响，对水热反应时长为 3 h 的 WO 3 / 下产生，还可以在外加电压下形成，且外加电场的
ZnWO 4 复合薄膜分别进行了光催化（PC）、电催化 存在有利于电子和空穴的分离，电子-空穴对的分离
（EC）和光电催化（PEC）测试。图 6 为 WO 3 /ZnWO 4 - 效率得以提升。所以，光电催化过程能更有效地促
3h 复合薄膜的光、电和光电催化对比曲线。 进电子和空穴的产生及分离。综上所述，光照和电
压共同作用条件下催化活性最高。
2.3.5 WO 3 /ZnWO 4 复合薄膜的交流阻抗测试
为了更深入地了解光阳极的电荷转移动力学，
对 WO 3 纳米薄膜与 WO 3 /ZnWO 4 复合薄膜进行了
EIS 测试，得到了典型的 EIS Nyquist 图如图 7 所示。
从图中可以看出，WO 3 /ZnWO 4 复合薄膜的圆弧半径
均小于 WO 3 纳米薄膜的圆弧半径，且 WO 3 /ZnWO 4 -
3h 的圆弧半径最小。这表明，WO 3 /ZnWO 4 复合薄
膜相较于单一 WO 3 纳米薄膜电阻更小，电子转移效

率更高。因此，可从 Nyquist 图中推断出，将 WO 3
材料与 ZnWO 4 材料复合实现了有效的电荷分离并
图 5 WO 3 纳米薄膜与不同水热反应时长的 WO 3 /ZnWO 4
复合薄膜的光电催化曲线 使薄膜材料具有更好的电子传输性能，从而进一步
Fig. 5 Photoelectrocatalytic curves of WO 3 nano film and 提升了薄膜的光电催化性能。
WO 3 /ZnWO 4 composite films with different
hydrothermal times

图 7 WO 3 纳米薄膜与 WO 3 /ZnWO 4 复合薄膜的交流阻抗图

图 6 WO 3 /ZnWO 4 -3h 复合薄膜的光、电和光电催化曲线 Fig. 7 AC impedance of WO 3 nano film and WO 3 /ZnWO 4
Fig. 6 Curves of light, electricity and photocatalysis of composite films
WO 3 /ZnWO 4 - 3h composite film
图 8 为 WO 3 /ZnWO 4 复合薄膜的光电催化原理
从图 6 中可以 发现，不同 催化条件下 ， 图。结合薄膜的光电流、光电催化测试和交流阻抗
WO 3 /ZnWO 4 复合薄膜催化降解效率不尽相同。对于 测试结果，可以发现，相较于纯 WO 3 纳米薄膜，
WO 3 /ZnWO 4 -3h 复合薄膜样品在 3 种催化条件下催 WO 3 /ZnWO 4 复合薄膜样品具有更加优秀的光电流
化降解 210 min 的降解效率的大小顺序为：光电催 特性和光电催化活性；WO 3 /ZnWO 4 -3h 复合薄膜样
化（降解效率约为 61.8%）>光催化（降解效率约为 品具有最佳的光电流密度和光电催化降解效率。可
49.6%）>电催化（降解效率约为 38.5%），延长催化 认为是以下原因造成的：首先，相较于单一 WO 3 纳
降解时间至 360 min 后，上述催化降解效率的大小 米薄膜，三维立体结构的 WO 3 /ZnWO 4 复合薄膜可
顺序仍然不变。不同催化条件下的测试结果证明了 能具有更大的比表面积，进而具有更多的反应位点，
光电催化的优势，光电催化条件下可以更好地发挥 光电化学反应更加充分，使 WO 3 /ZnWO 4 复合薄膜
复 合薄膜的 催化活性 。在光催 化过程中 ， 的光电流特性和光电催化活性均优于纯 WO 3 纳米
WO 3 /ZnWO 4 复合薄膜在模拟可见光的照射下产生 薄膜；其次，如图 3 中吸收光谱的测试结果所示，
电子-空穴对，然而一些电子和空穴会在光催化剂表 WO 3 /ZnWO 4 复合薄膜的构建扩展了对太阳光的吸
面重新结合，这将对催化效率产生不利影响。在电 收范围，促进电子-空穴对的产生，进一步提高薄膜
催化过程中，电子-空穴对会在电压的作用下产生， 的光电流密度和光电催化效率；最后，由于 WO 3 /
但是产生效率很低，导致催化效率较低。而在光电 ZnWO 4 复合薄膜形成了异质结结构（图 8），在利用
催化过程中，电子-空穴对不仅会在模拟太阳光照射 模拟太阳光照射和施加电压的条件下，部分电子由