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xunzhai

金虫 (正式写手)

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[交流] 二氧化钛光催化的激发光源

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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1楼 2011-07-05 08:16:42

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xhtangxh

木虫 (著名写手)

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★
xunzhai(金币+1):谢谢参与
xunzhai(金币+5): 谢谢！ 2011-07-05 19:04:18

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。