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[交流]
二氧化鈦光催化的激發(fā)光源
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| 二氧化鈦光催化的激發(fā)光源,是否低于400nm的光都可以?比如X射線呢? |
光催化 |
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深究起來這個(gè)問題有點(diǎn)深?yuàn)W。一般來說,半導(dǎo)體材料的光催化作用被認(rèn)為是跟光生電子和空穴量子效率有關(guān)。地球人發(fā)明了量子力學(xué)又發(fā)明了量子化學(xué),認(rèn)為分子的電子軌道能級(jí)有成鍵與反鍵之分。對(duì)于半導(dǎo)體,成鍵能級(jí)軌道組成所謂的價(jià)帶,反鍵能級(jí)則組成所謂的導(dǎo)帶,價(jià)帶與導(dǎo)帶是不會(huì)重疊的。價(jià)帶頂部(能量最高的成鍵能級(jí),HOMO)與導(dǎo)帶底部(能量最低的反鍵能級(jí),LUMO)之間的能差稱為帶隙能;鶓B(tài)半導(dǎo)體的成鍵能級(jí)是充滿的,而反鍵能級(jí)是全空的。當(dāng)一個(gè)能量高于帶隙能的光子被基態(tài)半導(dǎo)體俘獲后,一個(gè)價(jià)帶上某能級(jí)的電子受激躍遷入導(dǎo)帶上某能級(jí)(當(dāng)然要符合電子躍遷選律啦),由此也就產(chǎn)生了一個(gè)自由電子和一個(gè)空穴。當(dāng)然這種解釋還是比較膚淺的。半導(dǎo)體還有直接遷移型半導(dǎo)體和間接遷移型半導(dǎo)體之分。對(duì)于間接遷移型半導(dǎo)體,價(jià)帶頂(HOMO)的電子獲得足夠的能量之后,還需要有其它粒子(如聲子)的幫助才能躍遷到導(dǎo)帶底(LUMO),直接遷移型半導(dǎo)體則不需要。 二氧化鈦有銳鈦礦、金紅石和板鈦礦三種晶型,電子能態(tài)結(jié)構(gòu)不同,帶隙能略有差異。銳鈦礦是間接遷移型半導(dǎo)體,帶隙能~3.2eV;金紅石和板鈦礦是直接遷移型半導(dǎo)體,帶隙能分別為~3.0eV和~3.4eV。理論上這三種晶型最低的激發(fā)波長(zhǎng)分別為金紅石413nm、銳鈦礦387nm、板鈦礦365nm。顯然,低于400nm的光對(duì)金紅石而言一般是可以作為激發(fā)光源的,但對(duì)銳鈦礦和板鈦礦則未必。當(dāng)然,帶隙能的計(jì)算誤差在±0.1eV,而且細(xì)究起來納米材料與宏觀塊體(bulk)材料的能帶結(jié)構(gòu)也是略有差異的,可以從納米材料的UV吸收峰發(fā)生位移看出來。 2樓的回答莫名其妙。地球人沒有說過能量不是量子化的,但也不是就是說能量是不連續(xù)的--否則還有全色光譜(或白光)嗎,再有:你從哪里學(xué)到的“只有能量一致才能被吸收”?是高于最低能級(jí)差的能量才能被吸收吧?不要一知半解信口開河。 |
禁蟲 (文學(xué)泰斗)
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