光催化課件：第三章納米氧化鈦光催化原理(存儲(chǔ)版)
【正文】 反應(yīng)要有效進(jìn)行，需要減少光生電子和空穴的復(fù)合，這可通過使光生電子、空穴或兩者被不同的基元捕獲來實(shí)現(xiàn)。 一般情況下， （ 1）低光源強(qiáng)度時(shí)，反應(yīng)速率隨光強(qiáng)度而變，光量子效率為常數(shù)； （ 2）中光源強(qiáng)度時(shí)，反應(yīng)速率和光量子效率隨光強(qiáng)度的平方根而 變； （ 3）高光源強(qiáng)度時(shí)，反應(yīng)速率為常數(shù)，光量子效率隨光強(qiáng)度的倒數(shù) 而變。對(duì)于 12～ 150nm TiO2 光催化劑，從水中或乙醇中，產(chǎn)生氫活性與粒徑成反比例關(guān)系；粒徑在 55～ 200nm的TiO2催化劑，在乙炔加氫反應(yīng)中，活性增加，伴隨選擇性變化，其原因不僅在于催化劑表面積增加，而且與能量狀態(tài)有關(guān)系。而且想要利用可見光，必須使用能隙比較狹窄的半導(dǎo)體材料。 空穴可以奪取被吸附物種或溶劑中的電子 ， 使原本不吸收光的物質(zhì)被活化 、 氧化；電子受體通過接受表面電子而被還原 。電子填充時(shí)，優(yōu)先從能量低的價(jià)帶填起。 TiO2表面性質(zhì)和結(jié)構(gòu)對(duì)反應(yīng)有重要影響。當(dāng)反應(yīng)可能有一個(gè)以 上的不同方向時(shí)，有可能導(dǎo)致熱力學(xué)上可行的不 同產(chǎn)物，催化劑僅加速其中的一種，促進(jìn)反應(yīng)的 速率與選擇性是統(tǒng)一的。催化劑及催化作用簡(jiǎn)介： 根據(jù) IUPAC1981年定義，能夠加快反應(yīng)的速度而 不改變?cè)摲磻?yīng)的標(biāo)準(zhǔn) Gibbs自由焓變化的物質(zhì)。 催化劑對(duì)反應(yīng)具有選擇性。 敏化光反應(yīng)： 光輻射發(fā)生在催化劑上，處于激發(fā)態(tài)的催化， 將電子或能量轉(zhuǎn)移給基態(tài)的吸附分子。 氧化鈦的能帶結(jié)構(gòu) 半導(dǎo)體粒子具有能帶結(jié)構(gòu)，一般由填滿電子的低能價(jià)帶（ Valence band， VB）和空的高能導(dǎo)帶（ Conduction band， CB）構(gòu)成，價(jià)帶和導(dǎo)帶之間存在禁帶。 導(dǎo)帶 價(jià)帶 化合物半導(dǎo)體的光催化原理 與金屬不同 ， 半導(dǎo)體粒子的能帶間缺少連續(xù)區(qū)域 ， 光生電子－空穴對(duì)有皮秒級(jí)壽命 ， 足以使光生電子－空穴對(duì)經(jīng)由禁帶 ， 向來自溶
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