DOI: 10.1007/s10854-021-05441-4
Ga2O3是一種超寬帶隙半導體材料（Eg=?4.9ev），僅在深紫外光照射下（λ＜258nm）才具有光催化活性。本研究采用靜電紡絲法制備了Ga2O3/ZnO/WO3雙S型異質結復合納米纖維。結果表明，復合納米纖維在紫外-可見光照射下具有很強的光催化活性和高靈敏度響應。根據S型異質結能帶匹配理論，Ga2O3、ZnO和WO3的光生電子（e-）在足夠能量的紫外-可見光照射下從價帶（VB）轉移至導帶（CB），并且在VB中產生光生空穴（h+）。這些因素（內部電場、能帶彎曲和庫侖引力）是通過復合以消除無用e-和h+的驅動力。因此，Ga2O3的CB中具有強還原能力的強e-和WO3的VB中具有強氧化能力的h+被保留下來以參與光催化反應。以羅丹明B（RhB）染料為降解靶，測定了WO3、ZnO/WO3和Ga2O3/ZnO/WO3納米纖維在紫外-可見光照射下120分鐘內的降解效率。實驗結果表明，與WO3和ZnO/WO3納米纖維相比，Ga2O3/ZnO/WO3復合納米纖維具有最高的光催化活性和優異的氧化還原性能。此外，Ga2O3/ZnO/WO3對紫外-可見光譜的響應范圍顯著擴大。
圖1.a）WO3、ZnO/WO3和Ga2O3/ZnO/WO3的XRD圖。b）在不同煅燒溫度下Ga2O3/ZnO/WO3的XRD圖譜。c）在600℃的煅燒溫度下Ga2O3/ZnO/WO3的XRD圖譜。
圖2.a-f）Ga2O3/ZnO/WO3復合納米纖維的低倍和高倍放大FESEM圖像。
圖3.a，b）Ga2O3/ZnO/WO3的EDX元素分析。c-f）四種元素Ga、Zn、W和O的分布。
圖4.a）Ga2O3/ZnO/WO3從最初至120分鐘時的紫外可見吸收光譜。b）120分鐘后，WO3、ZnO/WO3和Ga2O3/ZnO/WO3的紫外可見吸收光譜。
圖5.a）Ga2O3/ZnO/WO3從最初至120分鐘時的透射光譜。b）120分鐘后，WO3、ZnO/WO3和Ga2O3/ZnO/WO3的透射光譜。
圖6.a）在不同激發波長下Ga2O3/ZnO/WO3的光致發光光譜。b）在300nm的激發波長下，WO3、ZnO/WO3和Ga2O3/ZnO/WO3的光致發光光譜。
圖7.a）Ga2O3/ZnO/WO3的XPS光譜。b-e）Ga3d區、Zn2p區、W4f區和O1s區的XPS光譜。
圖8.a）WO3、ZnO/WO3和Ga2O3/ZnO/WO3從最初至120分鐘的降解效率。b）具有不同元素摩爾比的Ga2O3/ZnO/WO3復合納米纖維的降解效率。
圖9.Ga2O3/ZnO/WO3的雙S型異質結光催化機理圖。
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