第二節(jié)----二氧化鈦光催化影響因素-展示頁
2024-08-20 09:50本頁面
【正文】 表面光敏化的影響寬禁帶的半導(dǎo)體（TiO2）通過化學(xué)或物理吸附一些光活性化合物，利用光敏劑對可見光有較好的吸收來拓展激發(fā)波長范圍，如Pd、Pt、Rh的氯化物，及各種有機(jī)染料包括玫瑰紅、紫菜堿、赤鮮紅B（ery throsin B）、硫因（thionine）和Ru(bpy)32+、葉綠酸等，而使表面增敏。在TiO2表面沉積適量的貴金屬有兩個(gè)作用：一是減少了TiO2表面的電子密度，有利于光生電子和空穴的有效分離，二是降低還原反應(yīng)(質(zhì)子的還原、溶解氧的還原)的超電壓，從而大大提高了催化劑的活性。再者，粒徑尺寸的量子化使得光生電子和空穴獲得更大的遷移速率，并伴隨著比表面積的加大，也有利于提高光催化反應(yīng)效率。比表面積越大，吸附反應(yīng)物的能力就越強(qiáng)，單位面積上的活性點(diǎn)也就越多，發(fā)生反應(yīng)的幾率也隨之增大，從而提高其光催化活性。粒徑越小，單位質(zhì)量的粒子數(shù)目越多，比表面積也就越大。 顆粒大小與比表面積研究表明，溶液中催化劑粒子顆粒越小，單位質(zhì)量的粒子數(shù)就越多，體系的比表面積大，越有利于光催化反應(yīng)在表面進(jìn)行,因而反應(yīng)速率和效率也越高。在制備過程中，無論是半導(dǎo)體表面還是體內(nèi)都會(huì)出現(xiàn)一些不規(guī)則結(jié)構(gòu)，這種不規(guī)結(jié)構(gòu)和表面電子態(tài)密切相關(guān)，可是后者在能量上不同于半導(dǎo)體主體能帶上的。 表面缺陷結(jié)構(gòu)通過俘獲載流子可以明顯壓制光生電子與空穴的再結(jié)合。第二節(jié) TiO2光催化影響因素目前主要針對TiO2進(jìn)行增加表面缺陷結(jié)構(gòu)、減小顆粒大小增大比表面、貴金屬表面沉積、過渡金屬離子摻雜、半導(dǎo)體復(fù)合、表面光敏化、以及改變TiO2形貌和晶型等方法來提高其量子效率以及擴(kuò)展其光譜響應(yīng)范圍。研制具有高量子產(chǎn)率，能被太陽光譜中的可見光激發(fā)的高效半導(dǎo)體光催化劑，探索適合的光催化劑負(fù)載技術(shù)，是當(dāng)前解決光催化技術(shù)中難題的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。在制備膠體和多晶光催化是和制備化學(xué)催化劑一樣，一般很難制得理想的半導(dǎo)體晶格。這樣的電子態(tài)就會(huì)起到俘獲載流子的阱的作用，從而有助于壓制電子和空穴的再結(jié)合[7]。催化劑粒徑的尺寸和比表面積的一一對應(yīng)直接影響著二氧化鈦光催化活性的高低。比表面積的大小是決定反應(yīng)物的吸附量和活性點(diǎn)多少的重要因素。當(dāng)粒子大小與第一激子的德布羅意半徑大小相當(dāng)，即在110 nm時(shí)，量子尺寸效應(yīng)就會(huì)變得明顯，成為量子化粒子，導(dǎo)帶和價(jià)帶變成分立的能級，能隙變寬，生成光生電子和空穴能量更高，具有更高的氧化、還原能力，而粒徑減小，可以減小電子和空穴的復(fù)合幾率，提到光產(chǎn)率。 貴金屬沉積的影響電中性的并相互分開的貴金屬的Fermi能級小于TiO2的費(fèi)米（Fermi）能級，即貴金屬
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