光电材料及应用.ppt
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Introduction 光电材料及应用 煅烧温度对晶粒大小的影响 由计算得到二次处理温度不同的WO3- TiO2/Nb2O5粉体的粒晶尺 寸,列入表2-3中。如表所示,二次处理温度各为973K、 873K、 773K的2%WO3-TiO2/Nb2O5粉体的晶粒尺寸分别为52.11 nm, 50.71 nm, 49.05nm。由此可知二次处理温度对晶粒的尺寸影响不 大,而晶粒尺寸的细微差别可能是因为采用不同的煅烧温度前驱 物对表面上的WO3的晶粒尺寸造成的影响。 光电材料及应用 形貌分析 光电材料及应用 光电材料及应用 上图为1%WO3-TiO2/Nb2O5, 2%WO3-TiO2/Nb2O5、10%WO3-TiO2 /Nb2O5和TiO2/Nb2O5的激光拉曼光谱(LRS)。从图中可看出金红石 型TiO2的LRS特征峰440, 612cm-1与文献一致. WO3的LRS特征峰 715, 324 cm-1分别被金红石型TiO2的LRS特征峰440, 612cm-1所覆盖 ,而由于W-O键伸缩振动而产生807 cm-1处的特征峰只在复合量大 于2%的复合WO3的TiO2粉体才能观察到,这表明晶态WO3在TiO2 表面的存在,且随着WO3的复合量的进一步增加,晶态WO3的特征 峰强度加大。A.Scholz等通过光电子能谱(XPS)方法测出:WO3在 TiO2表面分散,当W的质量分数约为3.8%时,其单层分布系数为 1.11,经计算此时WO3占TiO2的摩尔分数约为1.74%。因而当WO3 的摩尔分数为2%时可能刚好使WO3达到单层复合。 光电材料及应用 UV-Vis 分析结果 光电材料及应用 光催化 性能测试 WO3复合浓度与产氧量的关系图 Dependence of photocatalytic O2 evolution on the concentration WO3 2% 5% 10% 1% 15% 0 光电材料及应用 光电材料及应用 光催化剂的光催化性能由其光吸收能力、电荷分离效率和载流 子的转移速率共同决定。从金红石型TiO2能带结构图可以看出, 金红石型TiO2的能带结构满足光解水的条件,但由于TiO2属于直 接带隙半导体,激发的光生电子易与空穴复合,故光催化效率较低 故采用WO3与之复合,可能提高了其光生电子与空穴的分离效率。 光电材料及应用 通常认为金属离子的掺杂可以在晶格中引入缺陷位置或改变结 晶度,从而提高TiO2的光催化效率。 当TiO2表面沉积适量WO3时,催化剂的光催化性能随着WO3含 量增加而提高,WO3复合浓度为2%时,WO3-TiO2/Nb2O5光催化 活性最大,产氧速率达到了152μmol/h,随着WO3浓度继续增 大,光催化活性有所下降。该结果表明当两种不同能隙的半导体 材料含量匹配时,所组成的复合粒子显示了比单一半导体更高的 光催化活性。金红石型TiO2 ( Eg约为3.0eV)可被波长短于413nm的 近紫外光激发,而WO3能隙较窄(Eg=2.8eV),可被波长短于443 nm的光激发。实验采用的光源主波长为365nm,当照射在WO3- TiO2/Nb2O5粒子上时,同时激发WO3和TiO2价带上的电子跃迁至 导带,由于WO3导带位置比金红石型TiO2导带位置更正如图所 光电材料及应用 示),两者的差异使光生电子从TiO2表面迁移到比TiO2导带电位更 正的WO3上,由于WO3为间接带隙半导体
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