半導(dǎo)體光催化基礎(chǔ)第三章多相光催化-資料下載頁(yè)
2024-10-19 12:48本頁(yè)面
【正文】 應(yīng) ， 抑制半導(dǎo)體的分解反應(yīng) 。 ? （ 4） 涂敷導(dǎo)電高分子膜 （ 如聚吡咯 、 聚苯胺等 ） 或以電催化劑（ 如 Pt、 Rh、 RuO2等 ） 進(jìn)行表面修飾 。 ? （ 5） 非水溶劑法 ， 其目的是避免 H+和 OH 參與的半導(dǎo)體分解反應(yīng) ， 以防止光腐蝕發(fā)生 。 ? （ 6） 競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)法 ， 即在反應(yīng)體系中加入氧化電位比半導(dǎo)體的氧化電位更正的組份 ， 作為光生空穴的清掃劑 ， 阻止空穴對(duì)半導(dǎo)體的自氧化 。 圖 Rh2O3/CdS上可見(jiàn)光催化醇水溶液脫氫 , * Rh2O3/CdS可見(jiàn)光催化純水溶液脫氫 Rh2O3/CdS光解水體系中加入醇溶液，連續(xù)反應(yīng) 100 h后，光催化活性未發(fā)現(xiàn)明顯下降，表明競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)法，對(duì)窄禁帶半導(dǎo)體（如 CdS）光腐蝕的抑制是一個(gè)行之有效的方法。 CdS的光陽(yáng)極腐蝕還可借助氧還體系 S2/S22成功地加以抑制，因?yàn)榱蚧镫x子被氧化成多硫化物的硫離子比 CdS材料的氧化更為容易。 ? 量子效率的定義 ? 廣義地講，量子效率（ quantum yield）是指在光電催化反應(yīng)中一個(gè)入射光子所產(chǎn)生的產(chǎn)物分子數(shù)，亦可理解為入射光子能量的利用效率。對(duì)于單電子反應(yīng)，量子效率定義為： ? Nph——反應(yīng)時(shí)段內(nèi) ， 入射到電極表面或反應(yīng)體系中的光量子的總數(shù) ， ? Nm——反應(yīng)中生成目標(biāo)產(chǎn)物的分子數(shù) 。 %100??phmNN?)()( ???? ???? heDr e d o xhe rrrr%100)()(????????? ? heDr e do xr e do xher e do xrrrrrr?各種反應(yīng)速率間關(guān)系 量子效率表達(dá)式 要提高量子產(chǎn)率，必須盡可能降低電子 空穴的復(fù)合速率，抑制光腐蝕反應(yīng)。后兩種反應(yīng)與催化劑的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)及反應(yīng)溶液的組成、 pH值等因素密切相關(guān)。這也就是光催化研究的核心問(wèn)題。 光催化過(guò)程的能量分配分析 ?下面仍用 PEC電池模型進(jìn)一步分析整個(gè)光催化過(guò)程中各個(gè)基元步驟對(duì)量子產(chǎn)率的影響。這將為反應(yīng)體系的設(shè)計(jì)和光催化劑制備提供一定的參考思路。 光激發(fā)產(chǎn)生電子 空穴對(duì)的過(guò)程 ，SCR表示空間電荷區(qū) （ 1） SC(e + h ) e + h (SCR) + + h ν ν h ≥ Eg H e athehe ??? ???? 光生電子 空穴對(duì)的直接躍遷復(fù)合（ 2） ??? ?? CEbu lkSC R eee 光生電子通過(guò)體相轉(zhuǎn)移到對(duì)電極 CE （ 3） ROeCE ??? 陰極還原反應(yīng)，如 （ 4） 222 HeH ?? ???? ? SurfSCR hh 光生空穴向表面的轉(zhuǎn)移 （ 5） 39。39。 ORhSurf ??? 陽(yáng)極氧化反應(yīng)， （ 6） 221 OHOHh ??? ???H e a thehe d e e p le v e l ???? ??? ???? 體相深能級(jí)復(fù)合（ 7） *SCSCh Surf ??? 光陽(yáng)極腐蝕 （ 8） ?? ?? ?? trapSC R ee 表面態(tài)?? ?? ?? trapSC R hh 表面態(tài)H e a thehe tra ptra p ??? ????表面態(tài)束縛電子（ 9） 表面態(tài)束縛空穴 （ 10） 表面復(fù)合 （ 11） 顯然，在以上所分解的基元過(guò)程中，（ 2）、（ 7）、（ 8）、（ 11）等四個(gè)步驟為能量損失過(guò)程，是影響量子產(chǎn)率的主控因素。
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