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xunzhai金蟲(chóng) (正式寫(xiě)手)
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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？ |
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 光催化 |
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xunzhai(金幣+1):謝謝參與
xunzhai(金幣+1): 2011-07-05 20:08:28
xunzhai(金幣+1):謝謝參與
xunzhai(金幣+1): 2011-07-05 20:08:28
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樓主的這個(gè)問(wèn)題我也糾結(jié)過(guò)。后來(lái)想通了，不知道對(duì)不對(duì)，討論一下3樓解釋的很好，對(duì)銳鈦礦，只有波長(zhǎng)小于388納米的光才能被吸收發(fā)生氧化還原反應(yīng)，但對(duì)于X射線，波長(zhǎng)這么短的電磁波來(lái)說(shuō)，其能量很高，X射線照射到原子或離子里面可以產(chǎn)生投射X射線，彈性散射，非彈性散射，可以產(chǎn)生X光電子，反沖電子，及含俄歇電子等的二次電子，熒光，由此而產(chǎn)生了XAFS,XRD,XPS,俄歇電子能譜，EDAX等檢測(cè)手段。話說(shuō)到這里，樓主也該知道，X射線被半導(dǎo)體吸收后，產(chǎn)生的電子能量足夠大，會(huì)被激發(fā)出來(lái)，留下空穴。 所以一旦空穴被底物捕獲，非要說(shuō)這樣可以實(shí)現(xiàn)光催化也不是不可，但用X射線激發(fā)，太奢侈了吧  |
9樓2011-07-05 19:54:04
yuncld
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xunzhai(金幣+1):謝謝參與
xunzhai(金幣+5): 謝謝！ 2011-07-05 19:04:18
xunzhai(金幣+1):謝謝參與
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深究起來(lái)這個(gè)問(wèn)題有點(diǎn)深?yuàn)W。一般來(lái)說(shuō)，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(lái)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(lái)。 2樓的回答莫名其妙。地球人沒(méi)有說(shuō)過(guò)能量不是量子化的，但也不是就是說(shuō)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(kāi)河。 |
4樓2011-07-05 11:59:45
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