光催化技术可以将低密度太阳能转化为高密度化学能,或直接利用太阳能降解水和空气中的各种有机污染物,是理想的环境污染治理和洁净能源生产的技术,近年来得到了飞速的发展。目前传统的半导体催化剂只能在有光的条件下进行光催化反应,而当光源关闭后,催化剂处于“失活”状态。“催化记忆”材料可以通过催化剂中电子受体的价态的变化来贮存和释放光生电子,而使材料在无光时也具催化活性,从而延长催化反应的时间。因此,构建和制备具有“催化记忆”的光催化剂,使得光催化剂在无光时也能保持一定的催化活性,这在医疗及废水治理方面有着重大的意义。为此,本论文选择材料易得、制备简单、具有很好的稳定性及理想的价导带位置的WO3和g-C3N4制备了W03/g-C3N4复合材料,并对其光催化性能和催化记忆性能进行了研究。论文的主要内容及所取得的成果如下:(1)采用简单的热缩聚法制备出片状g-C3N4,在此基础上,以钨酸钠为原料,采用水热法制备了 W03/g-C3N4异质结复合物。分别制备了草酸、柠檬酸、乙酸和水杨酸介导的W03/g-C3N4复合物。XRD结果显示,四种酸介导合成的样品中W03晶体均为六方相,形貌呈现由纳米棒组装而成的多级结构,不均匀的分散在片层的g-C3N4上并与g-C3N4紧密结合,构成异质结构。在四种酸介导的复合物中,草酸介导的复合物光催化活性最好,这可能是由于草酸介导后作为络合剂,与(WOn)形成强烈的氢键,对晶面有一定的影响,从而影响其光催化活性;且当草酸浓度为1mol/L时,W03/g-C3N4复合物的光催化降解RhB最好。与W03、g-C3N4相比,复合物光催化性能显著提升,说明异质结的形成有利于光生载流子的分离,有效提升复合物的光催化性能。(2)本文制备了含有不同比例的W03和g-C3N4的复合样品,发现不同比例的W03/g-C3N4复合物具有不同的催化性能。当W03与g-C3N4的质量比为1:1时,草酸浓度为1mol/L时所制备的样品WGl:1对RhB的降解率最高,在210min内,RhB的效果高达97.46%,远远高于纯g-C3N4和纯W03。其动力学常数为0.0052/min,分别是纯g-C3N4(0.0013/min)和W03(0.0016/min)的4倍和3.25倍。通过四次循环光催化降解RhB实验,发现W03/g-C3N4催化活性并没有明显降低,表明催化剂复合物具有较高的稳定性。自由基捕获实验证明光催化反的活性基团为·O2-、h+和·OH。由此推测WO3/g-C3N4的形成机理符合Z型机制。(3)WO3/g-C3N4复合材料的“催化记忆”活性首次得到证实,当催化剂预照射时间为3h,在黑暗中降解RhB的效率达到42.33%,其活性持续长达8小时。不同W03含量的复合物中,WG19:1复合物“催化记忆”最好,这可能是由于随着WO3含量的增大,光照条件下被激发的电子也就越多,储存电子随即增大,在暗反应条件下被释放的电子增多,故而催化记忆效应明显。“催化记忆”功能归因于光照下钨可以通过W6+→W5+储存光生电子,当光源关闭后W5+→W6+,存储的电子被释放出来。通过ESR表征分析,证明了在黑暗条件下WO3/g-C3N4催化剂样品可产生·O2-和·OH自由基。该催化记忆材料的研究将克服传统催化剂在黑暗条件下无活性的弱点,延长光催化剂的工作时间,拓展光催化剂的应用范围。