《梯形异质结界面电子转移测定方法 X射线光电子能谱法》.docx

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CBMF中国建筑材料联合会发布2024-XX-XX实施2024-X

CBMF

中国建筑材料联合会发布

2024-XX-XX实施

2024-XX-XX发布

梯形异质结界面电子转移测定方法X射线光电子能谱法

Methodformeasuringinterfacialelectrontransferofstep-schemeheterojunctions:X-rayphotoelectronspectroscopy

报批稿

2024.12

送审稿

2020.9

T/CBMF

中国建筑材料协会标准

ICS71.040.40

CCSQ04

梯形异质结界面电子转移测定方法X射线光电子能谱法

警告——使用本文件的人员应有正规实验室工作的实践经验。本文件并未指出所有可能的安全问题。使用者有责任采用适当的安全和健康措施。

1范围

本文件规定了用X射线光电子能谱法（XPS）测定梯形异质结界面电子转移的术语和定义、原理、材料和设备、试样制备、试验步骤、试验数据处理、结果分析、试验报告。

本文件适用于梯形异质结界面电子转移的测定。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

SJ/T10458—1993俄歇电子能谱术和X射线光电子能谱术的样品处理标准导则

GB/T33502—2017表面化学分析X射线光电子能谱（XPS）数据记录与报告的规范要求

GB/T30704—2014表面化学分析X射线光电子能谱分析指南

GB/T41073—2021表面化学分析电子能谱X射线光电子能谱峰拟合报告的基本要求

3符号

下列符号适用于本文件。

RP：还原型光催化剂。

OP：氧化型光催化剂。

VB：价带。

CB：导带。

EF：费米能级。

IEF：内建电场。

h：普朗克常数。

ν：光频率。

e：电子。

h：空穴。

4术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

4.1

光催化剂photocatalyst

一种在光的照射下，能够促进化学反应的进行，而自身的物理和化学性质不发生变化的物质。

4.2

梯形异质结step-schemeheterojunction

由两种光催化剂组成的复合物，其中一种光催化剂（还原型光催化剂，RP）比另一种光催化剂（氧化型光催化剂，OP）具有更高的费米能级、价带和导带电位。图1给出了梯形异质结光催化剂光照前后界面电子转移示意图。当RP与OP接触形成复合物时，RP的电子转移到OP。在界面处，RP由于失去电子而带正电，OP由于得到电子而带负电，由此形成从RP指向OP的内建电场。同时，RP的能带向上弯曲，OP的能带向下弯曲。在光照下，RP和OP价带的电子都被激发至导带。在内建电场、能带弯曲和库仑引力的作用下，OP导带的光生电子转移到RP的价带，并与RP价带的光生空穴复合。结果，在RP的导带保留具有强还原性的光生电子，在OP的价带保留具有强氧化性的光生空穴。

图1梯形异质结光催化剂光照前后界面电子转移示意图

5原理

在暗态条件下对梯形异质结、RP和OP分别进行XPS测定，在光照条件下对梯形异质结进行XPS测定。XPS谱图中元素结合能的变化可以反映原子周围电子云密度的变化。结合能的增大（或减小）说明了材料中原子周围电子云密度减小（或增大）。将暗态条件下测得的梯形异质结的元素结合能与RP和OP的元素结合能进行比较，由于RP与OP接触形成复合物时，RP的电子转移到OP，即RP中原子周围的电子云密度减小，OP中原子周围的电子云密度增大，因此将观察到复合物中RP的元素结合能增大、OP的元素结合能减小。将暗态条件下测得的梯形异质结中元素的结合能与光照条件下测得的梯形异质结中元素的结合能进行比较，由于在光照下，OP的光生电子转移到RP，即OP中原子周围的电子云密度减小，RP中原子周围的电子云密度增大，因此将观察到光照后RP的元素结合能减小、OP的元素结合能增大。

6材料和设备

6.1干燥箱

用于干燥样品。

6.2研钵

用于将样品研磨至微小粉末。

6.3镊子

用于夹取样品。

6.4铝箔

用于装载样品。

6.5双面胶

用于将样品固定在铝箔上，并将铝箔固定在样品台上。

6.6X射线光电子能谱仪

用于测定和记录样品的X射线光电子能谱。由超高真空系统、激发源（X射线光源、UV光源、电子枪）、电子能量分析器、检测器和数据系统，以及其它附件等构成。

6.7光照系统

用于对分析室内的样品进行光照，激发样