光催化材料中载流子的转移性质

发布时间：2021-07-29 17:15

　　光催化技术作为解决环境污染与能源短缺问题的重要手段之一,得到了广泛的研究与发展。然而现有的光催化材料由于催化效率较低难以实现大规模的实际应用。为此,大量的研究围绕着提高光催化材料的催化效率展开。高效的光催化材料需要同时满足宽光谱的太阳能吸收,快速的载流子转移以及足够的氧化还原能力三个条件。通过改进传统光催化材料以及发展具有优异特性的新材料应用于光催化领域,许多光催化材料的吸收范围可拓宽至可见光甚至近红外光区域。因此,人们开始更多地致力于通过促进载流子的转移与分离来达到提高光催化反应活性的目的。从光生载流子产生到参与表面反应的过程中,大量电子与空穴可能因发生体内复合或表面复合而消耗掉,使得最终参与表面光催化反应的电子或空穴少之又少,因而整体的光催化效率受到很大限制。通过降低载流子在体内及表面的复合几率,减少电子和空穴损耗,对于提高整体的量子效率显得尤为重要。通过构建异质结体系,沉积金属颗粒以及控制特定表面暴露等方式可以在材料表面或界面处引起一个电场,推动载流子更加快速地转移。然而该电场的局域性使得这一促进作用仅存在于材料的表面或者界面处,对于载流子在到达表面之前的体内转移过程影响不大。考... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：110 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图３－１．?Ｋ３Ｂ６〇ｍＢｒ的几何结构图

０?？ｓ?。??图３－２．?Ｋ３Ｂ６〇Ｋ）Ｂｒ中的［Ｂ６０１３］?（ａ）和［Ｋ３Ｂｒ４〇ｉ５］?（ｂ）单元。颜色标示如图３－１所示。??表３－２．?Ｋ３ＢｆｔＯ?１?（＞Ｂｒ中各单元的电偶极矩（单位为德拜Ｄ）。???＾＾＾＂??［Ｂ０３］?０．４７１?０．８１８?１．１６８?１．５０２??［Ｂ〇４］?－０．３０２?０．００３?－０．６１７?０．６８７??［Ｂ６０ｉ３］?０．０?０．０?１．６５３?１．６５３??［ＫＢｒ：〇６］?０．２６０?－０．４４９?４．７１６?４．７４４??［Ｋ．＾ＢｒｊＯｉ？］?０．０?０．０?１４．１４８?１４．１４８??［Ｋ９ＢｉＸ〇３〇Ｂｒ３］?０．０?０．０?１９．１０７?１９．１０７??３．３．３有效质量??除内建电场外，电子和空穴的冇效质量在一定程度上表征了光生载流子由体??内到表面活性位的转移能力，对于光催化反应也具有非常重要的影响［１１－１３］。因??此，接下来我们继续分析了该体系中载流子有效质量的分布情况。首先我们计算??了?Ｋ３Ｂ６Ｏｌ（）Ｂｒ的能带结构，如图３－３所示。能带计算表明，Ｋ３Ｂ６〇ｌ（）Ｂｒ是一个直??接带隙半导体（ＣＢＭ与ＶＢＭ均位于ｒ点），带隙大小为５．２９ｅＶ。这里，我们??利用ＧＧＡ计算所得的带隙值低于实验带隙（约为６．４?ｅＶ）?［２９］，但是这并不影??２７??

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本文编号：3309730