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光催化界面调控技术研究

目录

文档概括．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.1光催化技术背景与应用前景．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.2界面科学与光催化性能的关系．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

1.3界面调控策略研究的重要性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

1.4本文研究目标与主要内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

光催化基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

2.1光催化反应机理概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

2.1.1光吸收与激发过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

2.1.2载流子产生与传输．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

2.1.3表面化学反应步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

2.2影响光催化性能的关键因素．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

2.2.1半导体材料的物理化学性质．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

2.2.2光照条件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

2.2.3反应物种类与浓度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

2.2.4界面结构与环境．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

界面调控方法概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

3.1半导体材料的界面设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34

3.1.1同质结与异质结构建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36

3.1.2金属/半导体界面修饰．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39

3.1.3半导体/半导体复合结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

3.2能带工程调控技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42

3.2.1能带位置调节．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45

3.2.2表面态引入与控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47

3.2.3异质结构建与界面效应．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．49

3.3表面/界面化学修饰方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

3.3.1表面官能化处理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．55

3.3.2掺杂与共掺杂技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．58

3.3.3界面缺陷工程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．60

基于材料界面构建的调控技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．63

4.1多相异质结的光催化性能提升．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．65

4.1.1固/固异质结的构建策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．69

4.1.2固/液异质结构的制备与应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．70

4.1.3异质结界面处的电荷转移机制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72

4.2不同半导体复合材料界面特性研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．74

4.2.1纳米棒/纳米立方体复合界面调控．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．75

4.2.2纳米片/纳米纤维杂化体系．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．78

4.2.3量子点/半导体基质的界面效应．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．81

4.3金属氧化物/半导体复合材料的界面增强机理．．．．．．．．．．．．．．．82

4.3.1光生电荷的界面分离机制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．84

4.3.2