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二氧化钛光催化的激发光源
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| 二氧化钛光催化的激发光源，是否低于400nm的光都可以？比如X射线呢？ |
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 光催化 |
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xunzhai(金币+1):谢谢参与
xunzhai(金币+5): 谢谢！ 2011-07-05 19:04:18
xunzhai(金币+1):谢谢参与
xunzhai(金币+5): 谢谢！ 2011-07-05 19:04:18
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深究起来这个问题有点深奥。一般来说，半导体材料的光催化作用被认为是跟光生电子和空穴量子效率有关。地球人发明了量子力学又发明了量子化学，认为分子的电子轨道能级有成键与反键之分。对于半导体，成键能级轨道组成所谓的价带，反键能级则组成所谓的导带，价带与导带是不会重叠的。价带顶部(能量最高的成键能级，HOMO)与导带底部(能量最低的反键能级，LUMO)之间的能差称为带隙能。基态半导体的成键能级是充满的，而反键能级是全空的。当一个能量高于带隙能的光子被基态半导体俘获后，一个价带上某能级的电子受激跃迁入导带上某能级(当然要符合电子跃迁选律啦)，由此也就产生了一个自由电子和一个空穴。当然这种解释还是比较肤浅的。半导体还有直接迁移型半导体和间接迁移型半导体之分。对于间接迁移型半导体，价带顶(HOMO)的电子获得足够的能量之后，还需要有其它粒子(如声子)的帮助才能跃迁到导带底(LUMO)，直接迁移型半导体则不需要。 二氧化钛有锐钛矿、金红石和板钛矿三种晶型，电子能态结构不同，带隙能略有差异。锐钛矿是间接迁移型半导体，带隙能～3.2eV；金红石和板钛矿是直接迁移型半导体，带隙能分别为～3.0eV和～3.4eV。理论上这三种晶型最低的激发波长分别为金红石413nm、锐钛矿387nm、板钛矿365nm。显然，低于400nm的光对金红石而言一般是可以作为激发光源的，但对锐钛矿和板钛矿则未必。当然，带隙能的计算误差在±0.1eV，而且细究起来纳米材料与宏观块体(bulk)材料的能带结构也是略有差异的，可以从纳米材料的UV吸收峰发生位移看出来。 2楼的回答莫名其妙。地球人没有说过能量不是量子化的，但也不是就是说能量是不连续的－－否则还有全色光谱(或白光)吗，再有：你从哪里学到的“只有能量一致才能被吸收”？是高于最低能级差的能量才能被吸收吧？不要一知半解信口开河。 |
4楼2011-07-05 11:59:45
3楼2011-07-05 11:57:07
2楼2011-07-05 08:45:30
5楼2011-07-05 12:31:50
6楼2011-07-05 19:25:35
7楼2011-07-05 19:34:56
8楼2011-07-05 19:39:53
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xunzhai(金币+1):谢谢参与
xunzhai(金币+1): 2011-07-05 20:08:28
xunzhai(金币+1):谢谢参与
xunzhai(金币+1): 2011-07-05 20:08:28
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楼主的这个问题我也纠结过。后来想通了，不知道对不对，讨论一下3楼解释的很好，对锐钛矿，只有波长小于388纳米的光才能被吸收发生氧化还原反应，但对于X射线，波长这么短的电磁波来说，其能量很高，X射线照射到原子或离子里面可以产生投射X射线，弹性散射，非弹性散射，可以产生X光电子，反冲电子，及含俄歇电子等的二次电子，荧光，由此而产生了XAFS,XRD,XPS,俄歇电子能谱，EDAX等检测手段。话说到这里，楼主也该知道，X射线被半导体吸收后，产生的电子能量足够大，会被激发出来，留下空穴。 所以一旦空穴被底物捕获，非要说这样可以实现光催化也不是不可，但用X射线激发，太奢侈了吧  |
9楼2011-07-05 19:54:04
xunzhai(金币+2): 谢谢！学术讨论嘛，各抒己见。 2011-07-06 11:13:22
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站在6、7、8楼嚷嚷的虫虫：你该不是在骗楼主的币币吧？不懂没关系，先好好看看书再发言。连对象都没指定，就言之凿凿说“只要低于400nm的光源都可以！！！” 凭什么？380~400nm的光能激发锐钛矿和板钛矿？还“合成二氧化钛的过程中，原料纯度，仪器往往有相关杂质引入”，这只能说明你个人的实验技能和素养有点XX。只要想合成，以现在的实验条件制备“纯二氧化钛”木有困难－－如果照你说的，所有做合成的童鞋他们只能天天捎带着搞搞提纯作为副业了。要是连这点鸡毛蒜皮都搞不掂，没有纯物质对照，你用不纯样品冒充纯样做出来的实验结果可信度就太令人质疑了。 关于用X射线激发，其实是不妥的。虽然X射线光子能量很高，即使是软X射线，也数倍或百倍于半导体的带隙能，电子激发后会迅速退激产生能量转移，如9楼虫虫列举的种种现象，因此大部分能量转变成晶格振动能、热能及长波辐射损失掉了，而且X射线的穿透能力有限。 |
10楼2011-07-06 11:04:38
11楼2011-07-13 00:07:54
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13楼2013-04-10 10:03:10