可见光响应TiO2磁载微纳空心球的制备及光催化性能研究

能带,禁带宽度Eg=E。.Ev。图1.2所示是Ti02光催化氧化还原反应的一般过程。在光激发下(hv>Eg),半导体材料内部产生光生载流子,光生电子一空穴迁移到半导体材料的表面,就会还原和氧化吸附在半导体材料表面上的物质。在这三步过程中,影响量子效率的重要因素是:光生载流子的产生率和复合率(带间电子的光跃迁几率取决于直接跃迁还是间接跃迁),光生载流子的迁移率和界面电荷的转移速率。可见光响应Ti02磁载微纳空心球的制备及光催化性能研究图1.2半导体光催化反应历程Fig.1.2Mechanismofthesemiconductorphotocatalysis(1)电子与空穴的复合,电子和空穴的复合存在两种复合情况:内部复合和表面复合。若是在内部复合,这样它们的能量就会通过辐射或无辐射方式散发掉。(2)表面反应,迁移到半导体粒子表面的电子和空穴发生两种反应:一是图1.2过程c,被吸附的电子受体发生还原反应,在富氧的溶液中溶解氧。二是图1.2过程D,表面吸附的电子供体与空穴结合,使之氧化。导带和价带谱带的边沿位置和被吸附物质的氧化还原电位决定了电子迁移的几率和速率。合适的俘获剂、表面缺陷等可抑制电子与空穴的结合,使它们更易分离,并迁移到表面的不同位置。科学家对Ti02半导体在光辐照作用下发生的基本过程总结如下:基元步骤特征时间(1)光致电子.空穴对的产生Ti02+hV_Ti02(e-?-h+vb)fast(fs)(2)载流子在颗粒内重新结合并放出热量e-cb-+h+vb_÷Ti02+heat或hV(3)载流子迁移到颗粒表面并被捕获h+vb+Ti4+OH叶Ti4+OH·fast(1Ons)e‘cb+Ti4+0H—Ti3+OHhallowtrap(100ps)(dynamicequilibrium)ecb-+Ti4+_Ti3+一deeptrap(10ns)(irreversible)4