光催化課件：第三章納米氧化鈦光催化原理(編輯修改稿)
2025-06-18 15:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 有皮秒級壽命 ， 足以使光生電子－空穴對經(jīng)由禁帶 ， 向來自溶液或氣相的吸附在半導體表面的物種轉(zhuǎn)移電荷 。 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 。 強作用 弱作用 X1－由強束縛態(tài)來代表的總表面態(tài)的份數(shù)； X2－由弱束縛態(tài)來代表的總表面態(tài)的份數(shù)； K1－表觀表面鍵常數(shù) K2－表觀表面鍵常數(shù) CHCl3與兩個不同的組態(tài)連接。試驗測得 X1＝ 2％、 X2＝ 98％、 K1＝104 mol K2＝ 1 mol。當 [CHCl3]? 1mmol時，只有強束縛態(tài)（即 K1）主宰著吸附；當 [CHCl3] ?1mmol時，反應率是由弱束縛態(tài)的活性能（即 K2作用）作用。 在表面成鍵位置 1， Cl與 C成鍵帶有少量負電荷，而 TiO2空穴是強氧化劑，因而當強相互作用發(fā)生時，空穴會奪走氧中的電子，雖然一個氧原子已經(jīng)與兩個氫原子成鍵，但仍然帶有正電荷，有強相互作用出現(xiàn)（正負電荷吸引的庫侖力）出現(xiàn)。 在表面成鍵位置 2， TiO2與 O的作用弱，因而 O與一個 H原子成鍵后，就帶有少量負電荷。 強作用 弱作用 納米光催化劑的效應 能級移動： 由量子效應引起導帶電子和價帶空穴 的能級移動，使光催化劑的還原性和氧化性增大，不能被普通微米級粒子還原的分子可被納米微粒還原。但反應速度并不一定因為催化劑超微化而增大。而且想要利用可見光，必須使用能隙比較狹窄的半導體材料。 光激發(fā)位置趨近表面： 半導體粒徑變小，光激發(fā)產(chǎn)生的電子和空穴對能很快到達催化劑表面?？墒垢嗟墓馍娮雍涂昭ū谎趸瘎┗蜻€原劑吸收，有效減少電子和空穴的復合，提高氧化 還原速率，對表面反應有利。 電荷分離的空間變?。? 半導體催化劑內(nèi)部會產(chǎn)生空間電荷層，這種電勢梯度避免了光激發(fā)的電子 空穴對的復合。由于電子 空穴對同時產(chǎn)生，因而空間電荷層在近距
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