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水热法制备TiO2的表征及光催化性能研究(3)

时间:2024-07-09 21:48来源:95762
TiO2本身的化学性质就非常稳定,而金红石相的TiO2就更加的稳定了,在一般的机器运行的环境下一般也不会与其它物质发生反应。所以在电子工业里面常利

TiO2本身的化学性质就非常稳定,而金红石相的TiO2就更加的稳定了,在一般的机器运行的环境下一般也不会与其它物质发生反应。所以在电子工业里面常利用金红石相TiO2的半导体性质来生产电容器和电子封装等电子器件。

1.2.4光催化性质

纳米级的TiO2作为一种性能优良的光催化剂,其本质是一种N型半导体,相比于其它的半导体材料,其禁带较宽,因此在常温下难以产生的电子空穴对在自然光的刺激下就会受激产生,此时产生的光电子空穴对就可以给需要催化的污染水相当于提供一个外界的电极,以此来加速它的降解。总体来看,它在光催化方面不管是催化的效率,还是降解的产物都可以说是表现极好的,它在很短的时间内可以保持其它同类半导体材料所不具备的降解率,降解之后的产物相对来说也是比较清洁的。作为一种无毒无害,生产成本又低的一种新型催化剂,TiO2光催化剂无疑是应对当前严重水污染问题的最佳办法。

1.3半导体TiO2的光催化原理

纳米TiO2半导体材料本质还是一种半导体,就是我们所熟知的半导体与金属在导电性方面有一个很明显的差别,其本质原因是这两种材料的能带结构有着很大的区别,在半导体材料的能带结构中无一例外存在禁带,它给半导体材料里面的电子严格划分了开来,能量低的都在下面的价带(不可自由移动),受到外界刺激(比如说受热或者受光照)获取了能量的都在上面的导带(可自由移动)。因此当用光照射TiO2时(能量必须大于等于TiO2禁带宽度,不然电子吸收了能量不足的光子能量时就只能跃迁到禁带里面,但是禁带里面并不存在电子,所以小于禁带能量的光子不会被吸收,也就是说光催化中所使用的光线必须与本身材料相适应),光激发电子跃迁到导带,形成导带电子,同时在电子原有的位置上留下相应的空穴。一部分光生电子-空穴对在电场作用下或者通过扩散,迁移到粒子表面的各个部位。给吸附在TiO2表面的物质发生反应降解提供一个条件,与此同时也有一部分电子与空穴由于一些原因并没有能够分开,发生了复合[4]。上文提到电子与空穴对的电势在3.2eV左右,与实验室内常规的一些电话学反应的电压相比差距不大,这就能够给吸附在材料表面的物质的氧化还原反应提供一个合适的条件。

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