金属氧化物催化剂及其催化作用.pptVIP

为什么n型和p型半导体比本征半导体更易导电？ 因为n型半导体由施主能级上的电子跃迁到空带上所克服的电离能远远小于本征半导体。 同样，p型半导体满带中电子跃迁到受主能级也十分容易。 例如，在本征半导体纯硅单晶中加入杂质磷或硼可生成n型半导体和p型半导体。硅单晶的禁带宽度为1.1eV，而施主杂质磷产生的施主能级与空带之间宽度为0.044eV;硼产生的受主能级与满带之间宽度为0.045eV，可见n型和p型半导体是很容易导电的。 第四节 金属氧化物催化剂及其催化作用 当前第30页\共有56页\编于星期三\12点 3、费米能级E f与电子逸出功? 费米能级EF是半导体中价电子的平均位能。是表征半导体性质的重要物理量，它和电子逸出功Φ有直接关系 本征半导体中，Ef在满带和导带之间； n型半导体中，Ef在施主能级和导带之间； p型半导体中，Ef在受主能级和满带之间。 逸出功Φ ——指把一个电子从半导体内部拉到外部变为自由电子时所需的最低能量，即克服电子平均位能所需的能量。 第四节 金属氧化物催化剂及其催化作用 当前第31页\共有56页\编于星期三\12点 不同类型半导体的费米能级和逸出功示意图 不同类型半导体逸出功大小：n型半导体本征半导体p型半导体 费米能级高低和逸出功大小可用来衡量半导体给出电子的难易 第四节 金属氧化物催化剂及其催化作用 当前第32页\共有56页\编于星期三\12点 4、半导体导电性影响因素 温度升高，提高施主能级位置（Φ减小）或增加施主杂质浓度可提高n型半导体的导电性。 温度升高，降低受主能级位置（Φ增大）或增加受主杂质浓度可提高p型半导体的导电性。 催化剂制备上措施：晶体缺陷，掺杂，通过杂质能级来改善催化性能。 第四节 金属氧化物催化剂及其催化作用 当前第33页\共有56页\编于星期三\12点 5、杂质对半导体催化剂的影响 对n型半导体 A）加入施主型杂质，EF↗Φ↘导电率↗ B）加入受主型杂质，EF↘Φ↗导电率↘ 对p型半导体 A）加入施主型杂质，EF↗Φ↘导电率↘ B）加入受主型杂质，EF↘Φ↗导电率↗ 第四节 金属氧化物催化剂及其催化作用 当前第34页\共有56页\编于星期三\12点 杂质类型 Ef Φ 　　　　电导率变化 n型半导体 p型半导体 　　 　施主 提高 变小 增加 降低 受主 降低 变大 降低 增加 施主、受主杂质对半导体Ef 、Φ和电导率的影响 第四节 金属氧化物催化剂及其催化作用 当前第35页\共有56页\编于星期三\12点 6、半导体催化剂的化学吸附本质 催化作用电子理论把表面吸附的反应物分子看成是半导体的施主或受主。 半导体催化剂上的化学吸附： 对催化剂来说，决定于逸出功?的大小； 对反应物分子来说，决定于电离势I的大小。 ?和I的相对大小决定了电子转移的方向和限度。 第四节 金属氧化物催化剂及其催化作用 当前第36页\共有56页\编于星期三\12点 (1) 当I＜?时 电子从吸附物转移到半导体催化剂上，吸附物带正电荷。 如果催化剂是n型半导体其电导增加，而p型半导体则电导减小。 这种情况下的吸附相当于增加了施主杂质，所以无论n型或p型半导体的逸出功都降低了。 第四节 金属氧化物催化剂及其催化作用 当前第37页\共有56页\编于星期三\12点 (2) 当I＞?时 电子从半导体催化剂转移到吸附物，于是吸附物是带负电荷的粒子吸附在催化剂上，可以把吸附物视作为受主分子。 对n型半导体其电导减小，而p型半导体则电导增加，吸附作用相当于增加了受主杂质从而增加了逸出功。 第四节 金属氧化物催化剂及其催化作用 当前第38页\共有56页\编于星期三\12点 (3) 当I??时 半导体与吸附物之间无电子转移，此时形成弱化学吸附，吸附粒子不带电。 无论对n型或p型半导体的电导率都无影响。 第四节 金属氧化物催化剂及其催化作用 当前第39页\共有56页\编于星期三\12点 例子： 对于某些吸附物如O2，由于电离势很大，无论在哪种半导体上的化学吸附总是形成负离子； 有些吸附物，如CO、H2，由于电离势小，容易形成正离子。 第四节 金属氧化物催化剂及其催化作用 当前第40页\共有56页\编于星期三\12点 第四节 金属氧化物和硫化物催化剂及其催化作用 金属氧化物催化剂的概述 半导体的能带结构及其催化活性 从能带结构出发，讨论催化剂的电导率、逸出功与催化活性的关系 第四节 金属氧化物催化剂及其催化作用 当前第1页\共有56页\编于星期三\12点 4.4.1 金属氧化物催化剂的概述 1、金属氧化物催化剂特点： 常为多组分的复合氧化物，如二组分的：V2O5-MoO3，MoO3-Bi2O3等；三组分的： TiO2-V2