光電化學(xué)分析（PEC）是一種以光為輸入信號并將目標(biāo)分析物與輸出電信號建立起相關(guān)性的新型分析檢測技術(shù)。PEC結(jié)合了光化學(xué)及電化學(xué)的優(yōu)點(diǎn),可以很好地分離激發(fā)信號與檢測信號,結(jié)合循環(huán)放大策略,可以實現(xiàn)非常高的檢測靈敏度,在生物傳感分析方面表現(xiàn)尤為出色。二氧化錫（SnO₂）納米半導(dǎo)體材料因其制備簡單,化學(xué)性質(zhì)相對穩(wěn)定,形貌易于調(diào)控,成膜透明等優(yōu)勢在納米半導(dǎo)體光電化學(xué)研究中被廣泛應(yīng)用。但對于光電化學(xué)檢測而言,SnO₂能帶間隙較寬,光電轉(zhuǎn)換效率低,很難直接用于光電檢測。窄禁帶半導(dǎo)體,在可見光區(qū)有較強(qiáng)的吸收,在能帶互相匹配的復(fù)合半導(dǎo)體材料中,可以實現(xiàn)光生電子的高效轉(zhuǎn)移,促進(jìn)了h⁺/e^-對的有效分離,產(chǎn)生高的光電信號。貴金屬與半導(dǎo)體材料界面具有肖特基勢壘的動力學(xué)優(yōu)勢,可以促進(jìn)等離子體驅(qū)動的電荷分離,有效抑制熱電子與熱空穴復(fù)合。因此,利用窄禁帶納米半導(dǎo)體或貴金屬納米粒表面等離子體效應(yīng)改善寬禁帶半導(dǎo)體納米材料的光電轉(zhuǎn)化效率,有效提高光電化學(xué)方法檢測靈敏度是我們工作的目標(biāo)之一。在此基礎(chǔ)上,針對不同的化學(xué)或生物分子,我們嘗... 

【文章來源】：上海師范大學(xué)上海市

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

通過吸收能量大于Eg的光子，將價帶電子激發(fā)至未占據(jù)的導(dǎo)帶[21]

上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論5結(jié)，因此被認(rèn)為是提高半導(dǎo)體光催化效率最有效的技術(shù)之一。Zhu等人研究發(fā)現(xiàn)隨著Bi2S3濃度的增加，TiO2/Bi2S3的吸光度和電流密度先降低然后增加，瞬態(tài)光電流達(dá)到0.16mAcm-2，明顯高于純的TiO2納米棒（0.017mAcm-2）[49]。Guo等人成功構(gòu)建了磷酸鈷（Co-Pi）修飾的TiO2/BiVO4異質(zhì)結(jié)。獲得的TiO2/BiVO4/Co-Pi納米復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的光化學(xué)活性和穩(wěn)定性[50]。Auttaphon等人成功合成了一種FeVO4/BiOCl異質(zhì)結(jié)構(gòu)，該材料卓越的光催化活性歸因于FeVO4/BiOCl異質(zhì)結(jié)對可見光的有效吸收和對光生電子空穴復(fù)合的抑制[51]。Ton等人研究表明，ZnO/TiO2異質(zhì)結(jié)的光催化活性(150分鐘內(nèi)降解91%MO)和抗菌效果(90分鐘內(nèi)抗菌效率92.7%)均高于單獨(dú)使用這兩種材料[52]。1.3.1染料敏化半導(dǎo)體材料的機(jī)制近年來，一些具有高吸收系數(shù)且與重要的生物小分子具有特異性反應(yīng)活性的有機(jī)染料被報道[53-55]。傳統(tǒng)的染料敏化n型TiO2的太陽能電池(DSSC)工作機(jī)理如圖1-2所示。DSSC主要涉及四個的過程:(I)染料吸收光子，導(dǎo)致染料被激發(fā)至激發(fā)態(tài)（染料*）（即，HOMO→LUMO躍遷）；（2）產(chǎn)生激元解離(電荷分離過程)，將染料的激發(fā)態(tài)電子注入金屬氧化物導(dǎo)電材料的CB中(電荷轉(zhuǎn)移過程)；（3）氧化后的染料(染料+)通過電解液中的還原劑還原到基態(tài)(染料)；（4）陽極處的光生電子流經(jīng)外部電路到達(dá)Pt電極（陰極），在那里還原介子得以再生[56,57]。圖1-2染料敏化n型TiO2太陽能電池過程示意圖[56]其中，光生電子的密度取決于敏化劑吸收的光子數(shù)量，過程(I)-(IV)，以及電子的復(fù)合效率。首先，有效的染料顯然能夠從太陽光中吸收盡可能多的光子，從而使進(jìn)一步的光誘導(dǎo)過程成為可能。染料被光激發(fā)后，生成的激子可以進(jìn)行有效

上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論7延長了轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體CB中熱電子的壽命，從而使它們能夠促進(jìn)各種表面化學(xué)反應(yīng)[73,74]。此外，在半導(dǎo)體內(nèi)建立的耗盡區(qū)可以將熱電子從金屬/半導(dǎo)體界面上掃除，并進(jìn)一步抑制它們與金屬納米粒子上留下的熱空穴的復(fù)合[75]。因此，半導(dǎo)體中熱電子的積累為有效的光催化提供了機(jī)會[76]。此外，半導(dǎo)體表面也表現(xiàn)出不同于金屬表面的特性，例如提供更多的活性位點(diǎn)，以促進(jìn)各種光催化反應(yīng)[77-79]、包括H2O裂解[80,81]、CO2還原[82-84]和有機(jī)物轉(zhuǎn)化[85-87]。圖1-3球形NPs上的局部SPR激發(fā):（a）電磁場引起的電子云的相干局部振蕩;（b）熱載流子的產(chǎn)生和等離子體金屬的相應(yīng)吸收光譜。e-和h+分別代表在SPR移相后產(chǎn)生的熱電子和空穴。紫色曲線代表金屬納米粒子的等離子體共振吸收光譜[68]圖1-4等離子體金屬/半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的PMET策略。Dox和Dred分別表示溶液中電子給體的氧化和還原態(tài)；Aox和Ared分別代表溶液中電子受體的氧化和還原態(tài)；ECB代表CB的底部，EVB代表價帶（VB）的頂部，EF代表費(fèi)米能級[70]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Bi2O3晶體結(jié)構(gòu)和氧缺陷協(xié)同作用：促進(jìn)中間產(chǎn)物的吸附活化、轉(zhuǎn)化途徑和光催化反應(yīng)效率（英文）[J]. 雷奔,崔文,盛建平,王紅,陳鵬,李解元,孫艷娟,董帆.  Science Bulletin. 2020(06)



本文編號：3003383