三氧化鎢半導體複合光催化劑

半導體複合的意義

半導體複合的意義首先在於具有不同能帶結構的半導體微粒，為利用窄帶隙的半導體敏化寬頻隙的半導體納米顆粒提供可能性；其次，在於二次元複合半導體中兩種半導體之間的能級差使得光生載流子由一種半導體微粒的能級注入到另一種半導體的能級上，產生了有效而長期的電荷分離；另外，不同金屬離子由於其配位元及電荷性不同產生過剩電荷，也能增加其半導體俘獲電子或質子的能力，從而提升光催化劑的活性。常見的半導體複合光催化劑有：WO3/α-Fe2O3、WO3/CeO2、WO3/Y2O3、WO3/TiO2、WO3/CdS/W等。

半導體WO3/α-Fe2O3/W複合光催化劑

複相WO3/α-Fe2O3/W中少量金屬W粉能夠提高催化劑的催化活性。其原理不僅是因為金屬的催化性質；同時，由於電子在金屬的富集，減少了半導體表面電子的濃度，從而減少了電子與空穴在半導體表面的複合（水溶液中，由於介面雜質能級的存在，表像複合是最主要的，半導體內的複合次之），從而加速了電子的傳遞，提高半導體的光催化活性。同時，研究還表明，加入1%的W是最適合的量。

α-Fe2O3P型半導體，WO3是n型半導體，根據某文獻的報導：n型半導體中摻入P型半導體時，光催化活性較高。WO3的禁帶寬度為2.4eV ~2.8eV，由於P型α-Fe2O3的禁帶寬度為2.3eV，n型WO3的禁帶寬度為2.8eV（取高端），兩者的組合拓寬光催化劑的禁帶寬度到2.3eV~2.8eV，從而大為提高對可見光的吸收率，進而提升WO3光催化劑的催化活性。

WO3/CeO2複合光催化劑

研究表明，基質WO3中摻雜CeO2能提高其光催化活性，其原理是：當光催化劑受到足夠的光能量的激發時，WO3和CeO2同時發生帶間躍遷，由於其導電帶和價帶能級的差異，三氧化鎢導帶上的電子轉移到能級較低的CeO2的導帶上並在此聚集，而光生空穴則聚集在能級較高的WO3價帶上。在這個基礎上的光生電子與空穴的分離效率比純的WO3和CeO2來得高，從而提升其催化活性。

WO3/CdS/W複合光催化劑處理廢水

實驗研究了使用WO3/CdS/W複合光催化劑對印染廢水進行深度處理，其結果顯示，在適當的組分品質比為WO3：CdS：W=60：39：1的條件下，印染廢水的COD、色度去除率分別達到69.8%、71.0%。

硫化鎘（CdS）有兩種形式的晶體：α-式呈檸檬黃色粉末；β-式呈桔紅色粉末。高純度硫化鎘是良好的半導體，對可見光有強烈的光電效應，可用於制光電管、太陽能電池、光敏電阻、光催化劑等。研究表明，在WO3中加入適量的CdS能夠提高光觸媒的催化活性。因WO3是禁帶寬度Eq=2.8eV（較大），而CdS的禁帶寬度為Eq=2.12eV（較小），WO3與CdS的複合使用，其對可見光吸收率大為提高。

新型三氧化鎢複合光催化劑

近年來，新型的光催化材料的開發和應用引起了研究者們的廣泛關注，如WO3和石墨烯的複合光催化劑，號稱能在15分鐘內完全降解羅丹明B。

這種三氧化鎢-石墨烯光觸媒由於具有特殊的組成和多孔結構，而具優異的性能。三氧化鎢的納米框架能夠通過多孔結構的多重反射，而有效的吸收可見光。其生成的電荷能夠快速的轉移到石墨烯，從而避免了電荷重組。另外，石墨烯納米片暴露在光催化劑的表面，這保證了石墨烯和染料污染物之間的π–π共軛，進而引發催化劑材料基板上的高吸收率。這些性能結合起來，通過光催化作用增強了染料污染物的降解。