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briefshao

银虫 (初入文坛)

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[交流] 怎么解释 Pt/TiO2催化制氢后，表面价态改变？已有9人参与

答辩的时候，一个专门做金属腐蚀，材料失效分析的教授问的问题，不知道怎么回答，请大家帮忙看看。
Pt/TiO2 催化制氢后，XPS显示表面 Pt 变成 PtO2， TiO2变成Ti2O3和TiOx，很正常的结果。可是那个教授拿出他的电化学一类的一本书，说这个不可能，因为 Pt^0 变成 Pt^4要 +0.6V，Ti降到 Ti ^3 要 -0.4V。
怎么跟他解释好呢？
谢谢！

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1楼 2011-07-15 06:18:56

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bytianping

金虫 (正式写手)

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小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
zxrno10(金币+5): 谢谢应助。。 2011-07-15 20:32:32

这个问题属于内场与外场概念的混淆。光催化从机理上应解释为内场问题。
A. 从半导体物理角度讲： Pt可以与n型TiO2形成接触势垒，接触面上TiO2一边的电子被耗尽，从而产生内建电场，方向为TiO2 --> Pt，因此光照后光生电子空穴对被内建电场分离，电子往TiO2层迁移，产生两个结果：(1)Ti4+被还原成Ti3+，(2)H+被还原成H2。同理，在肖特基结的另一端，Pt被氧化。
B. 从电化学的角度讲：由于肖特基结为开路状态，无光照时耗尽层内没有电荷移动。而光照时激发电子空穴对，肖特基结成为一个光伏电池，光生电子在内建电场作用下流向TiO2并消耗，相当于TiO2连接了这个光电池的负极（电化学外接电路中的负电位）。同理Pt为正电位。