在能源短缺和環(huán)境污染的時(shí)代背景下,利用光催化材料將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成特定的化學(xué)能是一種具有前景的技術(shù)手段。然而,光生載流子的復(fù)合嚴(yán)重地降低了材料的催化活性,限制了光催化技術(shù)的工業(yè)級(jí)應(yīng)用。為了提高光生電子和空穴的分離效率,科研工作者們嘗試了許多措施,如負(fù)載助催化劑,摻雜金屬離子或單質(zhì)以及優(yōu)化催化劑的合成條件等。盡管這些處理方式能夠顯著改進(jìn)合成材料的光催化性能,但是昂貴的成本以及復(fù)雜繁瑣的制備過(guò)程限制了它的實(shí)際應(yīng)用。因此,我們需要探索出一種簡(jiǎn)便且具有巨大應(yīng)用前景的技術(shù)手段來(lái)應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題。本論文研究工作中,我們將“微電場(chǎng)”這一概念引入到光催化領(lǐng)域,并借助微電場(chǎng)對(duì)電子和空穴的原位驅(qū)動(dòng)作用,加速了光生載流子的相互分離,繼而提升了合成材料的光催化性能。由于光生電子和空穴的復(fù)合得到了抑制,更多的電子遷移至光催化材料的表面,提高了光催化劑表面的局部電子密度,因此在產(chǎn)物產(chǎn)率提升的同時(shí),催化進(jìn)程朝著多電子反應(yīng)的方向進(jìn)行。這樣一種新穎且操作簡(jiǎn)便的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)不僅能夠提升合成材料的光催化活性,而且可以在改變催化反應(yīng)的選擇性以及收集自然界中存在的機(jī)械振動(dòng)方面展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。圍繞著“微電場(chǎng)”的建立與應(yīng)用,我們開(kāi)展... 

【文章來(lái)源】：福州大學(xué)福建省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：65 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２半導(dǎo)體光催化機(jī)理??Ｆｉｇ．?１－２?Ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｈｏｔｏｃａｔａｌｓｉｓ??

ＺｎＯ這種特殊的物理性質(zhì)，陳［２１］以四氫呋喃（ＴＨＦ）和正丁胺（ＢＡ）為溶劑合??成制備了不同形貌的ＺｎＯ納米材料。研究表明，增加ＢＡ／Ｚｎ２＋的比例能夠促使??ＺｎＯ生長(zhǎng)成納米片，使ＺｎＯ暴露更大比例的的極性晶面。如圖１－４所示，ＺｎＯ??的極性晶面由于帶有相反的電性，會(huì)在材料內(nèi)部形成內(nèi)電場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)光生載流子的??相互分離。因此，隨著極性晶面的暴露，ＺｎＯ光催化降解甲基橙染料的活性顯著??增加。??（ａ）?（ｂ｝?Ｒｕｄｕｃｔｉｏｎ?ｒｅａｃｔｉｏｎ??［〇〇ｌ｜?Ｚｎ－ＺｎＯ?（００１）?ｓｕｒｆａｃｅ?〇，?？〇；??０．３４４?＾?……?？?Ｅ，?Ｂ??捕?！?：?ＴＴＩＴＴ??Ｉ?�。�?Ｕｎｙ平？ｉｎｇｊ—丨■丨??Ｏ－ＺｎＯ?（００１）?ｓｕｒｆａｃｅ?Ｚ?．〇Ｈ?〇Ｈ??ｙ?噱文?Ｘ?Ｏｘｉｄａｄｏｎ?ｒｅａｃｔｉｏｎ??圖１－４?ＺｎＯ納米片｛００１｝晶面的（ａ）原子電荷排布和（ｂ）電荷分離示意圖［２１］??Ｆｉｇ．?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｉｌｌ

１．４．４表面光敏化??采用色素或染料敏化處理，是拓展寬帶隙半導(dǎo)體可見(jiàn)光光催化活性的新嘗試??．和途徑。以金紅石相的Ｔｉ０２為例，圖１－７展示了色素敏化Ｔｉ０２的作用機(jī)理。某??種色素或染料吸附在Ｔｉ０２表面，當(dāng)對(duì)其進(jìn)行可見(jiàn)光照射時(shí)，色素或染料分子產(chǎn)??生激發(fā)，使催化體系中的光生載流子數(shù)目增加，此為光敏化或光增感現(xiàn)象。金紅??石相的Ｔｉ０２只對(duì)波長(zhǎng)在４１０?ｎｍ以下的紫外光有吸收，因而可見(jiàn)光無(wú)法激發(fā)其產(chǎn)??生光生載流子。在使用色素玫瑰紅（ＲＢ）敏化Ｔｉ０２后，由于玫瑰紅（ＲＢ）的最??大吸收波長(zhǎng)在５５０?ｎｍ左右，故用５５０?ｎｍ附近的光照射敏化處理后的Ｔｉ０２時(shí)，??會(huì)有光生電流的產(chǎn)生。接著，敏化劑產(chǎn)生的電子會(huì)轉(zhuǎn)移至半導(dǎo)體的導(dǎo)帶中，隨后??參與后續(xù)的光催化反應(yīng)過(guò)程。需要注意的是，光敏化現(xiàn)象受色素或染料分子的最??高能級(jí)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：2929819