半導(dǎo)體光催化基礎(chǔ)第四章-納米二氧化鈦(完整版)
【正文】 別是環(huán)境光催化方面的研究，以 TiO2半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)材料的研究占相當比例。 ? 其次，隨著納晶粒子粒粒徑的減小，比表面則急劇增高，如粒徑為 10nm時，比表面為 90m2/g，粒徑為 5 nm時，比表面增至 180 m2/g，粒徑再下降到 2 nm時，比表面猛增至 450 m2/g，這種巨大的表面積亦為光催化的反應(yīng)的進行提供了有利條件。 如超薄膜 ， 多層膜及超晶格材料等 。 ? 在這個尺度范圍內(nèi)，電子波函數(shù)的相關(guān)長度與體系的特征尺寸相當，或者說，固體顆粒的尺度與第一激子的德布洛依半徑相當，電子的波動性在電子輸運過程中得到充分的展現(xiàn)。 納米材料的三種結(jié)構(gòu)形式 ? （ 1） 零維量子點：系指三維方向均為量子限域或三維尺度均為納米尺寸的材料 ， 如原子團簇 ， 納米顆粒等 。應(yīng)該指出的是：雖然由于量子尺寸效應(yīng)，使半導(dǎo)體的有效帶隙變寬，降低了半導(dǎo)體對可見光的光譜響應(yīng)，但寬帶隙結(jié)構(gòu)又提高了光生載流子的能量和反應(yīng)能力。 熱載流子效應(yīng) ? 在粉末體系光催化反應(yīng)中，當入射光子能量hυ ＞ Eg時，多余能量△ E= hυ —Eg往往以熱能形式耗散在晶格中，但當半導(dǎo)體微粒進入納米尺度時，光生載流子的轉(zhuǎn)移路徑很短，顆粒中原子數(shù)目也很少。 金紅石和銳鈦礦 TiO2的晶體結(jié)構(gòu) 每個八面體與 10個相鄰的八面體接觸（兩個與晶棱的氧對配位，其他 8個與晶角氧原子配位）。 TiO2表面的羥基化 (a)無羥基表面 (b)水的物理吸附 (c)水離解為 OH O2吸附， H2O吸附及其相關(guān)的氧還產(chǎn)物，對污染物的氧化降解速率起著關(guān)鍵性的作用，并密切支配著反應(yīng)的動力學(xué)過程。 納米 TiO2的氣相制備方法 ? P25 TiO2的主要指標： ? 純度 %， ? 銳鈦礦相和金紅石相的比例 A/R=70： 30，比表面 50177。促進水解過程的進行。當 .溫度再升高到 600℃ 時，在 2θ=.出現(xiàn)一個新峰（（ 110）衍射），這是 RTiO2的特征峰，表明部分銳鈦礦已轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石型；當溫度繼續(xù)升高時，RTiO2峰越來越高，越來越尖銳，直到 1000℃ 時， ATiO2峰消失，這意味著 銳鈦礦全部轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石。 Ti2p的 XPS譜 O1s的 XPS譜 ? 表面氧物種及 O1s的電子結(jié)合能 (eV) ? O1s O1s(TiO2) O1s(Ti2O3) O1s(TiO) O1s(OH) O1s(CO) O1s(H2O) ? Eb(eV) 。 ? 或由下式 [42] ? R%=（ +） *100 ? 計算試樣中 R相的百分含量。 納米 TiO2的液相制備方法 ? 溶膠凝膠法制備納米 TiO2的方法，操作簡便，參數(shù)易控，設(shè)備簡單因而為廣大實驗工作者樂于采用，特別
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