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P型半导体与N型半导体的光催化反应机理及区别
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本人研究的是p型半导体NiO光催化降解染料与n型半导体TiO_2光催化性能的比较，现在发现一点疑问，望专家来解决。（300W紫外灯）（染料为：B-RN）。 1.在未曝入氧气的条件下，TiO_2催化染料降解率不到40%，在曝入氧气的条件下，TiO_2催化催化降解率不到40%在60min内染料就可以降解完全。这个机理已经有了相应的解释。 2.而在同样的条件下，NiO的催化染料降解，不需要扑入氧，NiO就可以在40min内就可以完全降解染料。为什么？？ 如果能回答本问题，请你最好附一定的文献资料名称。 谢谢！ |
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gzsoger
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个人认为这跟NiO与TiO2的能带位置有关。TiO2的带宽为3.2 eV，导带电位约位于-0.2 V，其光生电子在空气条件下难于被捕获，而氧气条件下则可以基本解决此问题，一方面减小光生电子与光生空穴的复合机率，另一方面增加了羟基自由基的产生机率，从而极大提高TiO2光催化氧化的效率。 而NiO的带宽为3.6 eV，导带电位约位于-1.0 V，价带电位约位于2.6 V，这意味着NiO粒子光激发产生的光生电子具有更强的还原能力，很容易就捕获，从而促进光生空穴的氧化，即使不补充氧，NiO的光催化氧化能力也较高。问题是所用的光源必须能激发NiO，主波长为365 nm的黑光灯作光源则其光催化效率几乎就没有了，只有采用主波长253.7 nm的紫外线杀菌灯才能达到这个效果。 具体关于导带电子还原能力的文献资料应该大把,可以自己查询. 不知这个答案是否正确? |
2楼2006-09-26 15:49:34
3楼2006-09-26 19:42:33
gzsoger
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在搅拌或补充空气时, 如不另加强氧化剂作电子捕获剂的情况下, 应该是溶液中的氧气捕获电子,其可能的机理如下 O2 + e– → O2–• -0.563 V O2 + H+ + e– → HO2–• +0.338 V O2 + 2H+ + 2e– → H2O2 +0.695 V O2 + 4H+ + 4 e– → 2H2O +1.229 V 由于氧气单电子还原的电势约-0.563 V而多电子还原具有很高的过电位，在TiO2光催化条件下其光生电子不容易被空气中的氧气捕获，而NiO光催化下O2确能较容易捕获其光生电子从而促进空穴的氧化. 但NiO光催化过程中是否能产生大量自由基由于本人没有研究过,也未见此方面的文献报道,我就不敢下结论,自以为以NiO价带的电位来看难以产生大量羟基自由基. [ Last edited by gzsoger on 2006-9-27 at 07:08 ] |
4楼2006-09-26 21:27:36
