Полупроводники фотокатализаторы

Механизм сенсибилизации фотокатализаторами заключается в переходе энергии фотона, поглощенного полупроводником, в энергию возбуждения электронов полупроводника, т. е. в освобождении части электронов под действием освещения. Увеличение до некоторого предела концентрации электронов у поверхности способствует образованию одноэлектронной связи, которой, как указывалось ранее, электронная теория катализа приписывает решающую роль при образовании поверхностных соединений. Электронное состояние поверхности полупроводника зависит от возможности перехода электронов из объема на поверхность по зоне проводимости. [c.246]

Исследовано изменение электропроводности электронных полупроводников — фотокатализаторов окисления воды -— окиси цинка, двуокиси титана и трехокиси вольфрама. При освещении близким ультрафиолетовым излучением электропроводность порощкообразных образцов в вакуумных условиях увеличивается на несколько порядков и очень медленно уменьшается в темноте. Введение в реакционный сосуд кислорода или паров воды в темноте вызывает быстрое падение электропроводности, интерпретируемое как захват электронов проводимости молекулами кислорода или радикалами гидроксила. Исследована зависимость этого падения от температуры полупроводника и предварительного освещения в парах воды, а также влияние на него адсорбированного красителя. [c.87]

Развитие идей фотоэлектрохимии на поверхности раздела раствор — полупроводник связано с измельченными полупроводниковыми частицами. Порошки ТЮ2 в смеси с платиной, нанесенные на поверхность, оказались особенно эффективными. Каждая частица может рассматриваться как фотоэлектрохи-мический элемент с замкнутой цепью, соединяющей полупроводниковый и противоэлектроды. Обрисованные выше в общих чертах основные принципы остаются применимыми, несмотря на то, что внешняя электрическая цепь отсутствует. Хотя расстояние между анодом и катодом существенно меньше, чем в обычных электрохимических элементах, продукты реакций переноса заряда остаются разделенными, что невозможно в гомогенных процессах, когда оба противоположных продукта образуются в одной и той же клетке раствора. Описан ряд гетерогенных фотосинтетических и фотокаталитических процессов, использующих определенные полупроводники, для получения СНзОН из СО2, РН из КСООН и ЫНз из N2. В отдельных случаях в качестве фотокатализатора могут действовать чистые порошки полупроводника без примеси металла. Выходы продуктов обычно получаются относительно низкими из-за кинетических ограничений и необходимости применять полупроводниковые материалы с большой шириной запрещенной зоны, которые неэффективно используют солнечный спектр. Возможно, следует придерживаться стратегии природного фотосинтеза, делая энергетические потери полезными путем использования двух фотонов низкой энергии для переноса одного электрона. [c.281]

Фотокатализаторами являются полупроводники, обладающие электронной проводимостью. Однако не все полупроводники могут быть фотокатализаторами, а только те, которые способны к фотообразованию продуктов реакции и не изменяются сами в процессе реакции. Фотокатализаторами могут быть окислы цинка, кадмия, титана, олова, вольфрама, но не сернистые и селенистые кадмий и цинк, хотя эти соединения также фотохимически активны. [c.245]

Особой группой химических прои,ессов, осуществляемых под действием света, являются так называемые ф о т о к а т а л и т и -ческие.реакции, в которых свет поглощается не реагирующими веществами, а катализатором, ускоряющим фотохимическую реакцию. Такого типа реакции идут, как правило, между газообразными или жидкилш реагентами на поверхности твердого катализатора в результате сумлшрного воздействия катализатора и световой энергии. Под действием освещения происходит возбуждение электронов на поверхности катализатора, т. е. освобождение части электронов и повышение нх концентрации у поверхности, что способствует преодолению энергетического барьера реакции. Фотокатализаторами служат некоторые полупроводники (окислы цинка, кадмия, олова), способные к фотообразованию продуктов реакции без изменения своего состава и структуры после ее окончания. [c.280]

При изучении электронного механизма каталитических реакций оказа-Л0С1, плодотворным исследование не только каталитического действия металлов и полупроводников с известным распределением электронных состояний, но и изменения этого распределения под действием света во время катализа. Весьма подходящим для этой цели является биохимический метод Варберга— Баркрофта. Удалось полуколичественно показать, что промотирование электронов усиливает акцепторные реакции, что электронные ловушки препят-ствук1т такому влиянию и что полупроводники п- и р-типа ведут себя противоположным образом, когда они используются в качестве фотокатализаторов. Концепция перехода электронов была подтверждена при изучении акцепторных реакций, катализируемых ферритами. [c.264]