0纳米材料及其在半导体光催化领域的应用详解.pptVIP

但传统半导体光催化剂如 TiO2、NaTaO3等带隙较宽，仅在紫外光范围有响应，而波长在400nm以下的紫外光部分不足太阳光总能量的5%，太阳光能量主要集中在 400～700nm的可见光范围，达总能量的43%； TiO2的光生电子和空穴容易复合，导致光量子效率很低。 扩大光催化剂的光响应范围和提高量子效应，提高催化剂对太阳光的利用率，研究主要从两方面着手： 一是对TiO2进行掺杂改性: 金属掺杂、非金属掺杂和多种元素混掺杂。 另一方面的研究重点是设计新型的可见光响应半导体光催化材料，这一思路涉及化学、物理、材料和光电子等多学科的交叉，更富有挑战性，成为光催化剂研究的重要课题和新的热点。 (1)对半导体进行掺杂，在禁带之间形成掺杂能级(在价带顶的上边或导带底的下边)，价带电子可以分级跃迁，且每一级跃迁的能量均小于未掺杂材料的Eg，在较小的光能量(如hn2、hn3)照射下产生了电子-空穴对。 (2)引入d 轨道充满或半充满的过渡金属元素，通过轨道的杂化，使导带或价带宽化，降低导带底的位置或提升价带顶的位置，这样半导体也能在较小的光照下(如hn4、hn5)产生电子-空穴对。 Core/shell Nanocompositions 层层自组装法（LbL） C@MOx Nanocomposition Hollow MOx Microspheres C@TiO2 P@TiO2 举例说明纳米材料的四大效应及其实际意义； 简述半导体光催化剂的催化原理及研究现状。 课后作业（不少于3000字） * Chem. Commun., 2008, 691. MSD deposition of GaAs J. Cryst. Growth, 2006, 289,31-36 1.3 Grinding method Grinding metal materials into nanoparticles. 1.4 Plasma method An inert gas is fed in a high vaccum chamber to form an arc plasma. This plasma make material melt and the gas carry the melted matter away. The melted matter is condensed into nanopowder finally. Ukr. J. Phys. 2008, 53, 393 Polymers 2011 , 3, 2142-2155 C NTs C NTs NFs Chem. Mater., 2004, 16, 5133–5137 ZnO NWs 2.2 Thermolysis method Metal carbonyl or metal complex is decomposed thermally to prepare metal or metal oxide. J. Phys. Chem. B, 2004, 108,16401-16404 Cryst. Growth Design, 2006, 6, 2163-2165 2.3 Reduction method Inorganic metal salt, metal complex, metal oxide and metal cluster compound is reduced into metal nanoparticles. Reducing agent include B-containing compound, organosilane, hydrogen gas, alcohol, aldehyde and so on. Au@Ag core-shell nanocubes ACS Nano. ,4(11),6725–6734. 2.4 Radiolysis method Irradiation includes sonication, microwave, laser pulse, γ-ray, and so on. CuS nanoarchitectures Colloids Surf. A 2010, 371, 14–21 2.5 Sol-gel method Metal compound, alcoholate or complex is hydrolyzed and condensed into metal oxide gel. 2.6 Precipitation (coprecipitation) method Common precipitation In-situ precipitation Homogeneous prec