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天然沸石负载金属单质W改性TiO_2膜的制备及光催化性能研究
摘要：本研究以天然沸石作为载体，成功负载金属单质W，进一步改性得到W/TiO2复合材料，制备出了W/TiO2薄膜。通过SEM、TEM、XRD、FT-IR等分析方法对材料进行表征，结果表明W/TiO2膜具有良好的晶体结构和优异的光催化性能。在紫外光照射下，W/TiO2在对甲基橙等有机染料的降解率超过95%。该研究为制备高效的光催化材料提供了有效的理论和实践指导。
关键词：天然沸石，金属W，TiO2，光催化性能，甲基橙
Introduction
光催化技术因其非常优异的环境适应性和富有前途的应用前景而备受关注。TiO2膜作为光催化材料的精品，被广泛应用在环境修复、能源转化等领域。然而，TiO2在实际应用中存在一些局限性，如光响应范围窄、光吸收率低等，从而限制了其在实际应用中的运用。因此，对TiO2的改性和优化仍然是研究的热点。
实验部分
1.实验材料：
天然沸石（负载金属W）、铵钨酸、硝酸钛、流动水、柠檬酸、甲基橙等。
2.实验步骤：
（1）将天然沸石用流动水反复冲洗、烘干。将铵钨酸溶解在0.1mol/L柠檬酸中，将天然沸石浸泡在溶液中，室温搅拌12h，过滤、烘干，得到W/FSHZ复合材料。
（2）将硝酸钛溶液在搅拌下，慢慢加入铵钨酸负载的天然沸石中，室温搅拌6h。经过离心分离、烘干、钨酸盐的还原和高温煅烧得到W/TiO2薄膜材料。
（3）用SEM、TEM、XRD、FT-IR等分析手段对材料结构进行表征，进一步研究其光催化性能。
结果与讨论
W/TiO2复合材料经过改性后，其光学性能和物理性质得到了明显提升。W/TiO2膜具有良好的晶体结构，可以有效地抑制TiO2晶粒的生长，防止材料表面出现裂缝和毛刺，从而使其具有更好的稳定性和抗光热性能。
XRD分析显示，W/TiO2膜呈锐利的峰型，有良好的晶体结构，TiO2和金属W之间存在桥联氧原子键合作用，从而stabilisingW在TiO2表面的结构。
SEM、TEM图像提示制得的W/TiO2膜的形貌结构，表面负载有部分的纳米颗粒，孔道大小分布在1-50nm左右，较小的孔道提供了较大的比表面积，提供了更高的光响应和催化活性。
光催化实验结果显示，W/TiO2膜具有良好的光催化性能。甲基橙在W/TiO2光催化材料的照射下可被完全分解，分解率超过95%。
结论
本实验通过将金属单质W负载到天然沸石中，并进一步改性制备W/TiO2复合材料，成功地制备出了高效的W/TiO2薄膜。研究表明，该薄膜材料具有良好的晶体结构和优异的光催化性能，可用于高效的环境修复和资源转化。