半导体光催化剂

一:什么是半导体光催化剂

半导体材料(semiconductormaterial)是导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电的电子材料,其电导率在10(U-3)~10(U-9)欧姆/厘米范围内。

其用于光催化就叫做鸡催化剂

参考资料:自己

二:半导体与光催化

常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料,叫做半导体(semiconductor).

什么是光催化?

光触媒[PHOTOCATALYSIS]是光 [Photo=Light] + 触媒(催化剂)[catalyst]的合成词。光触媒是一种在光的照射下,自身不起变化,却可以促进化学反应的物质,光触媒是利用自然界存在的光能转换成为化学反应所需的能量,来产生催化作用,使周围之氧气及水分子激发成极具氧化力的自由负离子。几乎可分解所有对人体和环境有害的有机物质及部分无机物质,不仅能加速反应,亦能运用自然界的定侓,不造成资源浪费与附加污染形成。最具代表性的例子为植物的"光合作用",吸收对动物有毒之二氧化碳,利用光能转化为氧气及水。

半导体光催化氧化的原理

目前,研究最多的半导体材料有TiO2、Zno、CdS、WO3、SnO2等。由于TiO2的化学稳定性高、耐光腐蚀,并且具有较深的价带能级,催化活性好,可以使一些吸热的化学反应在光辐射的TiO2表面得到实现和加速,加之TiO2对人体无毒无害,并且通常成本较低,所以尤以纳米二氧化钛的光催化研究最为活跃。

我们知道当入射光的能量大于半导体本身的带隙能量(Bandgap)时,在光的照射下半导体价带(Valence band)上的电子吸收光能而被激发到导带(Conduction)上,即在导带上产生带有很强负电性的高活性电子,同时在价带上产生带正电的空穴(h+),从而产生具有很强活性的电子--空穴对,形成氧化还原体系。这些电子--空穴对迁移到催化剂表面后,与溶解氧及H2O发生作用,最终产生具有高度化学氧化活性的羟基自由基(.OH),利用这种高度活性的羟基自由基便可参与加速氧化还原反应的进行,可以氧化包括生物氧化法难以降解的各类有机污染物并使之完全无机化,以TiO2为便说明有机物在光催化体系中的反应属于自由基反应。

TiO2光催化反应机理包括以下几个过程:

(1)光激发过程:

TiO2的带隙能Eg=3.2eV,可利用波长λ<=387.5nm的光子激发。在溶液中TiO2吸入λ<=387.5nm的光子后,即产生e- --h+(电子空穴)对。

TiO2 + hv----->e- + h+

(2)吸附过程:

TiO2在溶液中会发生如下的吸附反应:

Ol2-+Ti(IV) <-----> OlH-+Ti(IV) --- OH-

Ti(IV)+H2O <-----> Ti(IV) --- H2O (3)复合过程:

e- + h+ <-----> heat

(4)捕集过程:

当TiO2粒子于水接触时,表面被羟基化,即h+可将吸附在TiO2表面的OH-离子和H2O分子氧化为.OH自由基,并仍吸附在TiO2表面。顺磁共振研究证明,在TiO2表面的确存在大量.OH自由基:

Ti(IV) -- OH- +h+ -----> Ti(IV) -- OH.

Ti(IV) -- H2O + h+ -----> Ti(IV) -- OH. + H+

与此同时,Ti(IV)吸收e-还原为Ti(III)若体系中有O2(溶解氧)存在,O2作为电子受体,生成过氧化物离子自由基:

Ti(IV......余下全文>>

三:什么是半导体,什么是光催化,什么是半导体与光催化

①从物理意义上说半导体是介于导体与绝缘体之间的材料。

②光催化是在一定波长光照条件下,半导体材料发生光生载流子的分离,然后光生电子和空穴在与离子或分子结合生产具有氧化性或还原性的活性自由基,这种活性自由基能将有机物大分子降解为二氧化碳或其他小分子有机物以及水。

③在反应过程中这种半导体材料也就是光催化剂本身不发生变化.一般用于做光催化剂进行光催化反应的材料都是半导体材料或具有半导体特性的物质。

四:光催化剂的种类有哪些??

研究结果发现,在日光或灯光中紫外线的作用下使Ti02激活并生成具有高催化活性的游离基,能产生很强的光氧化及还原能力,可催化、光解附着于物体表面的各种甲醛等有机物及部分无机物。能够起到净化室内空气的功能,如领先的深圳格绿丝公司的光化媒技术,是纳米级二氧化钛材料,能高效杀菌杀病毒,高效降解有害物体甲醛苯等。

五:光催化活性与禁带宽度成正比吗??

半导体光催化活性与带隙宽度有一定关系,但是不是成正比。

有些光催化剂是通过掺杂而增大带隙,也有的是通过掺杂而使带隙变窄,但光催化活性提高了。一般是通过掺杂使光催化剂的吸收边向长波方向移动,会增大光吸收率,从而提高光催化活性。总之,提高光催化活性是真正目的,改变其带隙只是方法。

“导带电位变得更负,而价带电位变得更正,使光生电子和空穴具有更强的氧化还原能力”这句话感觉说的有点牵强,因为不是所有的都如此。

以上是个人的理解,供参考。

六:影响半导体光催化活性的因素有哪些

以纳米二氧化钛(TiO2)光催化剂为例,影响纳米(TiO2)光催化活性的因素还是很多的,比如说:催化剂的晶型、粒子大小、表面结构、掺杂金属离子、半导体耦合、表面贵金属沉积、半导体光敏化、半导体与粘土交联等。

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