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benayoun

木虫 (正式写手)

[交流] 关于贵金属-半导体复合光催化剂中载流子的转移已有7人参与

一般认为,在半导体催化剂(比如氧化钛)中负载一定量的贵金属,贵金属起得是光生电子受体的作用,也就是氧化钛导带上的光生电子转移到贵金属上;很多光催化的文章里也都是给出了这样的机理图。

但是,按照肖特基势垒,贵金属与n型半导体氧化钛的接触面上会形成一个内建电场,电场方向是氧化钛到贵金属。那么耗尽区的光生电子-空穴对,在内建电场的作用下,电子往氧化钛一侧跑,二空穴往贵金属富集。

那么实际上,氧化钛跟贵金属的复合体系,载流子的迁移是哪个机理呢?

还有一个问题,是不是n型半导体与p型半导体复合,就一定会形成pn结?
n型与n型复合,费米能级高的那个n型半导体的电子会不会转移到费米能级低的那个半导体中,一直到费米能级拉平为止?就像形成pn结一样?
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k.zhang821

木虫 (正式写手)


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应该是电子从TiO2到贵金属传递。肖特基势垒的定义是:由于半导体和金属功函数不同,电子会从半导体传到金属,两者接触的界面处出现电子聚集,形成肖特基势垒。半导体电子能量高于这一微小势垒就会传递到金属上面,这是一个动态的过程,光催化过程中金属上面的电子被不断消耗,则会有电子继续从半导体传到金属表面。肖特基势垒的存在一般是认为使电子只能单向传递吧。
第二个问题不清楚。
最后一个我觉得只要两个半导体费米能级有差异,界面处肯定有电子传递。
3楼2013-04-03 09:17:11
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yanjunqing

荣誉版主 (职业作家)

少发牢骚,多办事~~

优秀版主


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7楼: Originally posted by 707462558 at 2013-06-04 09:25:35
请问  氧化钛是n型半导体?...

一般认为具有氧缺陷、过剩电子的氧化钛是n-型半导体~~~
8楼2013-06-04 10:10:52
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rensu

木虫 (小有名气)


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Q1》电子的转移主要看半导体的CB potential和表面的贵金属NPs的Fermi level(金属的CB和VB重合)。
其实可以把贵金属NPs“等效”成吸附在半导体表面的分子。
而且要注意,并不是所有金属/半导体界面都会形成Schottky barrier, 还可能是ohmic contact。
Q2》不清楚是不是一定会形成pn结,但大部分是形成了。
10楼2013-06-04 15:41:49
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普通回帖

王晓萌

木虫 (著名写手)


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我觉得好多的东西都是大家这样子解释才这样说的,有太多的机理都搞的不是很清楚,只是大家为了解释。个人见解。
学习科研,学习学习的能力。
2楼2013-04-03 09:14:30
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benayoun

木虫 (正式写手)

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3楼: Originally posted by k.zhang821 at 2013-04-03 09:17:11
应该是电子从TiO2到贵金属传递。肖特基势垒的定义是:由于半导体和金属功函数不同,电子会从半导体传到金属,两者接触的界面处出现电子聚集,形成肖特基势垒。半导体电子能量高于这一微小势垒就会传递到金属上面,这 ...

谢谢回复,参加讨论啊。
前段时间,虫友zhangxuming在Rep. Prog. Phys. 上发的Plasmonic photocatalysis综述,是这么描述的啊。金纳米粒子负载氧化钛,由于氧化钛的费米能级高于金的费米能级,n型半导体氧化钛界面上的电子转移到金粒子上,氧化钛中留下阳离子,而金粒子一侧富集电子,形成内建电场,方向是氧化钛到金。而界面处形成一个耗尽区,几乎没有载流子。当耗尽区在光辐射下,产生光生电子-空穴对,在内建电场的作用下,电子往氧化钛富集,而空穴向金粒子富集。
4楼2013-04-03 09:36:31
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k.zhang821

木虫 (正式写手)


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4楼: Originally posted by benayoun at 2013-04-03 09:36:31
谢谢回复,参加讨论啊。
前段时间,虫友zhangxuming在Rep. Prog. Phys. 上发的Plasmonic photocatalysis综述,是这么描述的啊。金纳米粒子负载氧化钛,由于氧化钛的费米能级高于金的费米能级,n型半导体氧化钛界面 ...

是不是有可能上述的可能性都有,在不同条件下是一个相互竞争的过程。紫外光下氧化钛激发,有很多电子,所以氧化钛到金属占主要地位,而你上述结果是可见光下,激发电子存在于金属上,所以虫友zhangxuming的机理占主要地位?
5楼2013-04-03 09:41:22
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benayoun

木虫 (正式写手)

还有关于pn结型光催化异质结构。n型中的电子转移到p型中,一直到两个半导体的费米能级拉平。费米能级的拉平使得两个半导体的导价带位置都发生了变化,一般p型往上移,n型往下移。这样就导致了异质结构中,n型导带上的电子还原能力的减弱,p型价带上的空穴氧化能力同样减弱。
6楼2013-04-03 09:41:49
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707462558

银虫 (著名写手)


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4楼: Originally posted by benayoun at 2013-04-03 09:36:31
谢谢回复,参加讨论啊。
前段时间,虫友zhangxuming在Rep. Prog. Phys. 上发的Plasmonic photocatalysis综述,是这么描述的啊。金纳米粒子负载氧化钛,由于氧化钛的费米能级高于金的费米能级,n型半导体氧化钛界面 ...

请问  氧化钛是n型半导体?
无论生活和你开了多大的玩笑我们都得继续生活
7楼2013-06-04 09:25:35
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rensu

木虫 (小有名气)


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2楼: Originally posted by 王晓萌 at 2013-04-03 02:14:30
我觉得好多的东西都是大家这样子解释才这样说的,有太多的机理都搞的不是很清楚,只是大家为了解释。个人见解。

http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=5880828&fpage=1
9楼2013-06-04 15:27:38
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