半导体光催化技术已被广泛认为是一项最有潜力的太阳能利用技术。为了实现太阳能的高效转化与利用，设计制备高性能光催化剂成为材料化学领域的一个重要研究课题。氧化钨（WO3-x）作为一种优良的半导体光催化剂具有诸多优点：能被可见光激发、较好的抗光腐蚀性、较深的价带位置（+3.1 eV）有利于氧化反应。但氧化钨导带电势较低（约 + 0.5 VNHE at pH = 0），限制了光生电子与受体发生反应，从而光生电子-空穴对易于复合。负载贵金属（Ag、Au）纳米粒子于半导体表面不仅可以促进光生电子-空穴的分离，还因特殊的表面等离子共振（SPR）性质而显著提高光催化剂的可见光捕获能力。但是在“金属/WO3-x”二元纳米复合光催化剂中，如果SPR产生的热电子从金属纳米粒子转移到WO3-x导带，电子-空穴对的复合仍不可避免。因此，为进一步提高光生电荷的分离效率，需要在“金属/WO3-x”二元复合体系中引入一种具有优异电子传输能力的“第三者”。
近日，安徽理工大学材料科学与工程学院李本侠教授及其研究团队在有效减少光催化剂中光生载流子的复合以提高光催化分解污染物和光电转化效率方面的研究取得了重要进展。他们利用两步原位负载过程构建了“金属/WO2.72/rGO”三元高效纳米复合光催化剂，三种组分各司其职，同时又优势互补、协同增效；其中WO2.72纳米线不仅具有可见光催化活性而且对反应底物表现出很高的吸附特性，金属纳米粒子进一步扩宽了可见光响应范围同时提高光生载流子的寿命，还原氧化石墨烯（rGO）则为光生电子的快速转移提供了通道。因此，该三元纳米复合光催化剂比单一WO2.72纳米线以及其它各种二元复合光催化剂（WO2.72/rGO、Ag/WO2.72、Au/WO2.72）更高的光催化活性和光电转换效率。电化学阻抗谱也进一步证明该三元纳米复合材料具有最高的电荷转移效率。该工作不仅为进一步构筑高效的太阳光转化体系提供了新的思路，同时也为其它能源转化体系的设计提供了很好的参考。本工作发表于Applied Catalysis B: Environmental (DOI: 10.1016/j.apcatb.2016.06.001).
该研究工作得到了国家自然科学基金（21471004）、中国博士后科学基金特别资助（2015T80644）和安徽省高校优秀青年人才资助计划的经费资助。
该论文作者为：Benxia Li, Xiankun Shao, Tongxuan Liu, Liangzhi Shao, Baoshan Zhang
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337316304398
Construction of metal/WO2.72/rGO ternary nanocomposites with optimized adsorption, photocatalytic and photoelectrochemical properties
Appl. Catal. B Environ., 2016, 198, 325-333, DOI: 10.1016/j.apcatb.2016.06.001
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