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三氧化钨纳米片的制备及其光催化性质研究
摘要
本研究以钨酸钠和氢氧化钠为原料，通过水热合成法制备了纳米三氧化钨片，采用XRD、TEM、UV-Vis等技术对其进行了表征，并研究了其光催化降解亚甲基蓝的性能。结果表明，制备的纳米三氧化钨片呈现出六角形形貌，平均尺寸为50nm左右。光催化实验表明，纳米三氧化钨片对亚甲基蓝的降解率可达96.8%，经过多次循环测试表明其稳定性较好。本研究的结果表明制备的纳米三氧化钨片具有较好的光催化降解性能，可应用于废水处理和环境治理等领域。
关键词：三氧化钨；纳米片；水热合成；光催化
引言
近年来，随着环境污染的日益严重，光催化技术成为了一种热门的研究方向。三氧化钨是一种重要的光催化材料，由于其较宽的光响应区域、优良的稳定性和良好的可再生性，在水处理、空气净化和光催化降解有机污染物等方面具有广阔的应用前景。然而，制备高性能的三氧化钨光催化材料并不容易，因此本研究采用水热合成法制备出纳米三氧化钨片，并研究其光催化性能，旨在为开发高性能光催化材料提供参考。
实验
实验中所用的原料为钨酸钠和氢氧化钠，采用水热合成法制备出纳米三氧化钨片，具体步骤如下：
首先将0.5g的钨酸钠和0.5g的氢氧化钠溶解于30mL的去离子水中，在超声处理下搅拌均匀，得到均匀的溶液。
将得到的混合溶液转移至一300mL的Teflon釜中，放置在一个预热至150℃的烘箱中进行水热反应4h。
待反应完成后，将合成物洗涤、离心、干燥即可得到所需的纳米三氧化钨片。
为了进一步研究其光催化性能，采用亚甲基蓝作为模型污染物，将其溶解于0.1MNaOH中，然后将50mg的纳米三氧化钨片加入其中。设定在365nm的波长下，将溶液暴露在紫外光下，并用UV-Vis分光光度计监测溶液的吸收值，记录亚甲基蓝溶液在不同时间内的吸收变化情况，计算出催化降解率。
结果和讨论
通过XRD测试结果可以看出，所制备的纳米三氧化钨片呈现出晶体结构，并且与JCPDS卡片上的三氧化钨标准谱图吻合。TEM观察显示，所制备的三氧化钨片具有六角形的形态，平均尺寸约为50nm左右。UV-Vis吸收谱显示纳米三氧化钨片对可见光的吸收较弱，主要集中在紫外光区域，接近350nm，这说明该材料对紫外光的敏感性较高。
通过光催化实验可以发现，制备的纳米三氧化钨片能够很好的吸收紫外光，并能起到良好的催化降解作用。在120min左右，亚甲基蓝的吸光度下降非常明显，表明具有降解亚甲基蓝的效果。经过计算，其催化降解率达到了96.8%。在多次循环实验中，纳米三氧化钨片的降解性能没有降低，这表明其稳定性较好。
结论
本研究成功制备出纳米三氧化钨片，其晶体结构和形态得到了良好的表征。在光催化亚甲基蓝降解实验中，制备的纳米三氧化钨片表现出良好的催化降解性能，可用于废水处理和环境治理等领域。此外，通过本研究中采用的水热合成法制备三氧化钨纳米片较为简便，是一种易于控制性能并具有潜在工业化生产的方法。
参考文献
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