半導(dǎo)體光催化基礎(chǔ)第四章-納米二氧化鈦(存儲(chǔ)版)
【正文】 會(huì)形成無(wú)序結(jié)構(gòu)，因而，較快的水解和稍慢的縮合對(duì)形成亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的鈦氧化物非常有利。 X–射線粉末晶體衍射（ XRD） ? XRD技術(shù)是研究晶體結(jié)構(gòu)最有力的工具， XRD衍射譜圖不僅可詳細(xì)地描述納米晶的空間構(gòu)形，也能給出結(jié)晶度、晶型轉(zhuǎn)變及納晶尺度等重要信息，并且可反映出微晶結(jié)構(gòu)參數(shù)隨制備條件的變化過(guò)程。 由 XRD 圖譜還可以獲得哪些信息？ ? 若已測(cè)得試樣的比表面 S， 則還可由下式計(jì)算出納米微晶的尺度 D。 由 XRD 圖譜還可以獲得哪些信息？ ? XRD譜的另一應(yīng)用價(jià)值在于由它可估算出納米微晶的尺寸 ， 此即著名的謝樂(lè)爾 （ Scherrer）公式 。 C）得到所需晶型的納米粒子而倍受關(guān)注。 納米 TiO2的液相制備方法 ? 鈦源是經(jīng)過(guò)水解與聚合兩個(gè)過(guò)程合成 TiO2氧化物的。 ? 液相法主要有水解法、沉淀法、溶膠 凝膠(Solgel)法。 TiO2的表面缺陷和表面性質(zhì) ? 一般來(lái)說(shuō)，大多數(shù)氧化物半導(dǎo)體在一定溫度和氣氛中焙燒后，都會(huì)發(fā)生氧溢出現(xiàn)象而產(chǎn)生氧缺位，二氧化鈦也不例外。對(duì)TiO2基本結(jié)構(gòu)與物理、化學(xué)性質(zhì)的了解，將對(duì)TiO2光催化研究的進(jìn)一步深化與發(fā)展，具有重要的指導(dǎo)意義。 超微粒的體效應(yīng) ? 納米顆粒體積小，所含的原子數(shù)目少，它的粒徑小于大塊材料的空間電荷層的厚度，或者說(shuō)常規(guī)半導(dǎo)體材料界面的能帶彎曲已退化至接近平帶狀態(tài)。 半導(dǎo)體超微粒效應(yīng) ? 量子尺寸效應(yīng) ? 當(dāng)半導(dǎo)體顆粒的尺寸小到納米尺度，即光生電子和空穴的波函數(shù)尺寸可與顆粒的物理尺度相比擬時(shí)，光生載流子的運(yùn)動(dòng)在三維方向受到量子限域，相對(duì)于包含有無(wú)數(shù)個(gè)原子（即導(dǎo)電電子數(shù) N→∞ ）的塊體材料來(lái)說(shuō)，由于納米顆粒中原子聚集數(shù)有限，即 N值很小，隨粒徑減小，則逐步顯示出分子能級(jí)特征，因而大塊晶體的準(zhǔn)連續(xù)能帶變成具有分子特性的分立能級(jí)結(jié)構(gòu)，帶隙也隨之變寬，出現(xiàn)了新的躍遷規(guī)律和吸收光譜帶蘭移，這種現(xiàn)象稱為量子尺寸效應(yīng) 。 ? 納米材料主要由納米晶粒和晶粒界面兩部分組成。但大量的界面以及各結(jié)構(gòu)單元之間的或強(qiáng)或弱的交互作用，則對(duì)納米材料的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)起著決定性的控制作用。時(shí)， Eg則增加到 ，變?yōu)閷捊麕О雽?dǎo)體（右圖）。 半導(dǎo)體塊體材料與納米材料的能帶結(jié)構(gòu) 由于帶彎 “ 退化 ” ，納米粒子基本上喪失了對(duì)光生電荷自動(dòng)分離功能，凈電荷轉(zhuǎn)移速度將受控于表面態(tài)物種對(duì)電荷的捕獲、電荷轉(zhuǎn)移能力與直接躍遷復(fù)合、缺陷態(tài)復(fù)合速度等多種因素的競(jìng)爭(zhēng)。板鈦礦型（ Brookite）基本沒(méi)有光催化活性。 由于 TiO2晶體要保持電中性，氧缺位就成為電子的束縛中心，即F中心，或稱給電子中心， F中心附近的 Ti4+則變成 Ti3+。 ? Degussa P25 TiO2的制備 ： 在高于 1200℃ 的高溫火焰中，在 H O2參與下將 TiCl4水解而制得，所得產(chǎn)品再用過(guò)熱蒸汽處理以除去表面的 HCl。一般酸性溶液，有利于提高水解速率，因?yàn)?
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1