检索结果-南通市图书馆

中国科学（B辑） 1992年第5期B卷 449-454页

作者：张宝文陈燕曹怡佟振合中国科学院感光化学研究所北京100101

本文以对-三氰基乙烯基-N,N-二烷基苯胺为模型化合物,开展共轭π电子体系分子内光致电子转移及电荷分离的研究。通过吸收光谱和荧光光谱探讨了这类分子的电荷分离作用以及在DMSO-H_2O中的簇集作用。

关键词：电荷分离 TCDMA 光致电子转移

栅控横向PNP双极晶体管辐照感生电荷的定量分离

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物理学报 2012年第23期61卷 374-380页

作者：席善斌陆妩任迪远周东文林孙静吴雪中国科学院新疆理化技术研究所乌鲁木齐830011 新疆电子信息材料与器件重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院研究生院北京100049

设计并制作了一种栅控横向PNP双极晶体管测试结构,在常规横向PNP双极晶体管基区表面氧化层上制作了一栅电极,利用栅扫描法,通过扫描栅极所加电压,获得了基极电流随栅极电压的变化特性.理论推导和数学计算获得了氧化物陷阱电荷和界面陷... 详细信息

设计并制作了一种栅控横向PNP双极晶体管测试结构,在常规横向PNP双极晶体管基区表面氧化层上制作了一栅电极,利用栅扫描法,通过扫描栅极所加电压,获得了基极电流随栅极电压的变化特性.理论推导和数学计算获得了氧化物陷阱电荷和界面陷阱电荷的定量变化,分离出栅控横向PNP双极晶体管在辐照及其室温退火过程中感生的缺陷.对设计的晶体管测试结构和采用的测试方法做了具体介绍.

关键词：栅扫描法栅控横向PNP双极晶体管电荷分离

电荷分离增强树枝状TiO2纳米棒阵列光催化降解苯的研究

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电荷分离增强树枝状TiO2纳米棒阵列光催化降解苯的研究

作者：倪茜华中科技大学

学位级别：硕士

光催化技术一直被认为是降解室内空气挥发性有机污染物(VOCs)的有效手段,如何提高光催化剂的活性一直是该领域的研究重点。本文从提升光生电荷分离的角度,先采用一步水热法制备了单晶TiO纳米棒阵列,再经由简单的常温化学浴处理在其表面... 详细信息

光催化技术一直被认为是降解室内空气挥发性有机污染物(VOCs)的有效手段,如何提高光催化剂的活性一直是该领域的研究重点。本文从提升光生电荷分离的角度,先采用一步水热法制备了单晶TiO纳米棒阵列,再经由简单的常温化学浴处理在其表面复合TiO纳米颗粒,获得了纳米颗粒-纳米棒核壳结构(TNR@TNP)。通过控制化学浴处理时间,发现处理30小时的TNR@TNP样品其光催化降解苯的活性最强。通过光电流测试与XPS表征发现,纳米颗粒表面的氧空位缺陷能够捕获空穴,将空穴钉扎在纳米颗粒表面,而电子沿着单晶纳米棒方向迁移至FTO导电玻璃,由此增强的光生电荷分离效果使材料的光催化活性得到明显提升。为进一步增强光生电子的分离效果,将TNR置于氨气气氛中450℃退火,然后在其表面复合TiO纳米颗粒获得N-TNR@TNP。XPS结果表明,N元素以取代位的形式成功掺入TiO纳米棒阵列中。经过测试,N-TNR@TNP光催化降解气相苯的效率高于TNR@TNP。通过UV-Vis吸收谱及价带谱(UPS)表征发现,N-TNR的导带位置比TNP更正,即电子从TNP导带迁移至TNR导带的势垒差更大,从而获得更好的光生电荷分离效果,表现出更高的光催化活性。综上,本文通过构筑TNP@TNR核壳结构,利用单晶TiO纳米棒作为高速电子传输通道,表面纳米颗粒作为空穴捕获陷阱,着眼于光催化材料的光生电荷分离效果,获得了具有良好光催化活性的材料,并以NH为氮源进行N元素掺杂,使TiO纳米棒的导带位置更负,增大光生电荷分离的驱动力,促进光生电荷的分离,进一步提升了TNP@TNR光催化降解苯的活性。本工作提供了一种更易于实际负载的光催化材料,并深入研究了光生电荷的转移行为。

关键词：二氧化钛光催化氧空位电荷分离氮掺杂

高活性半导体光催化材料异质界面结构调控与电荷分离机制

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中国科技成果 2022年第2期23卷 63-63,71页

作者：无李士阔沈玉华黄方志谢安建安徽大学不详

随着人们对资源环境问题的持续关注,"碳达峰、碳中和"已经成为当前经济社会工作的重点任务.发展高活性光电催化材料是利用太阳能的一种潜在途径,然而提高太阳能转换效率方面仍然面临着诸多挑战.其中光生电荷的分离是制约太阳能转换效率... 详细信息

随着人们对资源环境问题的持续关注,"碳达峰、碳中和"已经成为当前经济社会工作的重点任务.发展高活性光电催化材料是利用太阳能的一种潜在途径,然而提高太阳能转换效率方面仍然面临着诸多挑战.其中光生电荷的分离是制约太阳能转换效率的关键因素.从微纳米尺度对光催化剂中电荷分离的深入理解是提高电荷分离效率和太阳能转换效率的关键,也为从根本上设计新型高效的光催化剂提供指导.

关键词：电荷分离异质界面光催化剂光生电荷光电催化材料微纳米尺度太阳能转换效率碳中和

光系统Ⅱ反应中心电荷分离和能量传递的动力学研究

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科学通报 1997年第5期42卷 536-540页

作者：侯建敏匡廷云于振宝杨昆云唐崇钦汤佩松叶彤崔岩陈耀东王水才侯洵中国科学院植物研究所光合作用实验室北京100093 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学技术国家重点实验室西安710068

光合作用中最核心的步骤之一是在反应中心进行的原初反应,PSⅡ反应中心原初反应的机理研究已日益成为国际光合作用研究的焦点这一.1987年Nanba和Satoh首次分离纯化出PSⅡ反应中心D1/D2/Cyt b559复合物以来,国际上对PSⅡ反应中心的原初... 详细信息

光合作用中最核心的步骤之一是在反应中心进行的原初反应,PSⅡ反应中心原初反应的机理研究已日益成为国际光合作用研究的焦点这一.1987年Nanba和Satoh首次分离纯化出PSⅡ反应中心D1/D2/Cyt b559复合物以来,国际上对PSⅡ反应中心的原初电荷分离(Charge separation)、电荷重组(Charge recombination)和能量传递过程的动力学性质采用时间分辨荧光光谱和吸收光谱及烧孔谱(Hole-burning Spectroscopy)等技术进行研究,已取得一些有意义的结果.但是,由于PSⅡ反应中心中色素分子的吸收光谱重叠严重,其吸收光谱在675nm处仅有一个吸收峰,无法选择性地激发原初电子供体P680,实验得到的数据比较复杂,不同实验室得到的动力学数据以及对实验数据的解释,都存在较大差异,甚至完全相反.本文以菠菜叶绿体中的PSⅡ颗粒、PSⅡ核心复合物(CP47/CP43/D1/D2/Cyt b559)和PSⅡ反应中心复合物(D1/D2/Cyt b559)为材料,用皮秒和飞秒激光技术对光系统Ⅱ反应中心电荷分离和能量传递的动力学进行研究,测定出光系统Ⅱ反应中心内部β-胡萝卜素和原初电子供体P680之间的能量传递以及PSⅡ反应中心原初电荷分离的时间常数,提出了可能的动力学模型.

关键词：光合作用光系统Ⅱ 电荷分离能量传递反应中心

理论计算研究半导体晶体表面能与能带各向异性对光生电荷分离的影响

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厦门大学学报（自然科学版） 2019年第1期58卷 11-18页

作者：魏政德赵仪厦门大学化学化工学院福建厦门361005

利用半导体晶面工程促进电荷分离是提高光催化反应效率的重要措施之一,但如何理解和解释其分离机制还存在诸多争议.针对3个典型的半导体体系TiO2(锐钛矿)、Cu2WS4和SrTiO3,利用密度泛函理论计算,从表面能和体相能带的各向异性这两个角... 详细信息

利用半导体晶面工程促进电荷分离是提高光催化反应效率的重要措施之一,但如何理解和解释其分离机制还存在诸多争议.针对3个典型的半导体体系TiO2(锐钛矿)、Cu2WS4和SrTiO3,利用密度泛函理论计算,从表面能和体相能带的各向异性这两个角度来探讨它们对光生电子-空穴对分离的影响.结果表明,晶面表面能的差异是发生电荷分离的必要条件,而利用体相能带的各向异性能够解释实验中观测到的电荷分离方向.

关键词：电荷分离表面能能带各向异性

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光激发电荷在光催化氧化还原反应中的全利用

物理化学学报 2023年第6期39卷 4-25页

作者：王中辽汪静张金锋代凯淮北师范大学绿色和精准合成化学及应用教育部重点实验室和污染物敏感材料与环境修复安徽省重点实验室物理与电子信息学院安徽淮北235000

光催化转化CO_(2)为碳氢燃料,分解水产氢,选择性有机合成,还原N_(2)为NH_(3),降解毒害的有机污染物等对解决能源环境问题有重要意义。早在1972年,研究者利用TiO_(2)通过光催化实现了全面分解水产氢和产氧。由于低的可见光利用率,严重的... 详细信息

光催化转化CO_(2)为碳氢燃料,分解水产氢,选择性有机合成,还原N_(2)为NH_(3),降解毒害的有机污染物等对解决能源环境问题有重要意义。早在1972年,研究者利用TiO_(2)通过光催化实现了全面分解水产氢和产氧。由于低的可见光利用率,严重的载流子复合和过高的水氧化能垒导致光催化全面水分解的效率极低。由于氢相对于氧更具有经济价值,因此牺牲剂辅助的光催化产氢被大量研究。由于牺牲剂可以快速的消耗光生空穴,有效降低了氧化端的能垒,光催化产氢的效率相比于光催化水分解的效率提高了3–4个量级。然而,牺牲剂的使用不仅导致了光生空穴的浪费,成本的提高,还导致了潜在的环境问题。近些年,研究者通过将光催化还原反应和光催化氧化反应结合在一起实现了电子空穴的全面利用,并改进了氧化和还原的效率。同时,电子空穴的全面利用也有效的促进了电荷的分离并提高了催化剂的稳定性。然而,由于全面氧化还原的设计难度大,反应过程复杂,因此光催化全面氧化还原的机理尚不够明确,仍然需要大量的探索。在这篇综述中,首先从光捕获、光激发电荷分离、氧化还原反应的热力学和动力学过程等角度讨论了光催化的基本原理。然后根据不同的光催化氧化反应和光催化还原反应的耦合,比如光催化整体水分解、光催化产H_(2)与有机氧化耦合、光催化CO_(2)还原与有机氧化耦合、光催化产H_(2)O_(2)与有机氧化耦合、光催化N_(2)还原与N_(2)氧化耦合、光催化有机还原与有机氧化耦合等光催化全面氧化还原反应进行了系统分类。随后,从光催化材料的设计、反应条件、反应物和产物的多样性等方面详细考虑了光催化氧化还原反应的设计要点。此外,通过功函数、电子密度差、Bader电荷、吸附自由能的变化,讨论了密度泛函理论(DFT)计算在揭示光激发电荷转移、中间体转变过程中的速率决定步骤和氧化还原反应势垒方面的重要作用。然后,结合典型案例,尽可能通过原位表征和DFT计算,详细分析了各种光催化氧化还原反应的活性和机理。最后,从构建S型异质结光催化剂、合理负载助催化剂、设计光催化剂形貌、开发新型光催化剂、合理选择氧化半反应和还原半反应耦合、原位表征和DFT计算的结合等角度对光催化全面氧化还原反应的应用进行了总结和展望。该工作为光催化整体氧化还原反应的设计策略和机理洞察提供了参考。

关键词：光催化整体氧化还原反应太阳能利用电荷分离协同效应

揭示NiS@Ta_(2)O_(5)纳米纤维中梯型电荷转移路径及光催化CO_(2)转化性能

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Chinese Journal of Catalysis 2023年第8期51卷 193-203页

作者：邵秀丽李可李静萍程强王国宏王楷湖北师范大学城市与环境学院污染物分析与资源化技术湖北省重点实验室黄石市土壤污染防治重点实验室湖北黄石435002 南洋理工大学化学与生物医学工程学院新加坡

近年来,人口的快速增长和化石燃料的过度使用导致大气中的CO_(2)含量持续上升.光催化技术是可以解决上述问题的有效途径之一.利用光催化技术将大气中CO_(2)还原为以CO,CH_(4),CH_(3)OH为代表的气相或液相碳氢燃料是解决能源危机和温室... 详细信息

近年来,人口的快速增长和化石燃料的过度使用导致大气中的CO_(2)含量持续上升.光催化技术是可以解决上述问题的有效途径之一.利用光催化技术将大气中CO_(2)还原为以CO,CH_(4),CH_(3)OH为代表的气相或液相碳氢燃料是解决能源危机和温室效应的有效策略.为实现高效率光催化CO_(2)还原反应,半导体光催化剂应具有光吸收范围广、载流子传输路径短及反应活性位点丰富等优点.一维纳米结构光催化剂结合了纳米颗粒和薄膜的优点,有利于材料在光催化反应后从体系中有效分离.特别是通过静电纺丝法制备的纳米纤维光催化剂可以组装成独特的三维网络,在光催化CO_(2)还原领域中更有利于光催化剂的重复使用.一维Ta_(2)O_(5)纳米纤维能够有效缩短光生电子从材料内部到材料表面的传输距离,减少电子和空穴在光催化剂中的复合.但Ta_(2)O_(5)的带隙较宽,导致光响应范围窄,而且在单一的半导体材料中,宽可见光吸收范围和强氧化还原能力难以共存.NiS是一种直接带隙硫化物半导体光催化剂,拥有较宽的光响应范围.为了提高单一Ta_(2)O_(5)纳米纤维的光催化活性和光吸收范围,构建梯型异质结已被证实是提高光催化活性的一种有前途的策略.梯型异质结不仅能有效地分离光生电子和空穴,而且有利于还原能力低的半导体导带上的电子和氧化能力低的半导体价带上的空穴复合,而氧化还原能力较强的空穴和电子分别被保留.因此,构建新型梯型NiS@Ta_(2)O_(5)异质结纤维光催化剂可以解决太阳能利用率低和光生载流子复合速率快的问题,在光催化还原CO_(2)领域具有重要的理论和现实意义.本文利用简单的静电纺丝辅助离子交换策略制备了一系列梯型NiS@Ta_(2)O_(5)异质结光催化剂(标记为xNSTO,x=10,20,50,代表Ni(OH)2@Ta_(2)O_(5)中Ni(OH)_(2)的百分含量),采用透射电子显微镜(TEM)和能谱分析观察了光催化剂的形貌及元素分布,结果表明,二维NiS纳米片生长在一维Ta_(2)O_(5)纤维上形成均匀分布的核-壳结构.光电流、表面光电压谱及阻抗响应图谱表明,NSTO复合材料具有较高的光响应和较低的阻抗,有利于电子空穴的运输.光催化CO_(2)还原测试结果表明,20NSTO催化剂拥有最高的CO_(2)光还原活性(CO产率43.27μmol g^(-1)h^(-1);CH_(4)产率6.56μmol g^(-1)h^(-1)).同时,催化剂经过10次循环测试后催化活性没有明显下降,说明光催化剂具有较好的稳定性.此外,界面内建电场、能带边缘弯曲和库仑协同作用促进了NiS@Ta_(2)O_(5)异质结光催化剂相对无用的电子和空穴的复合.原位辐照X射线光电子能谱测试和电子顺磁共振实验结果表明NiS@Ta_(2)O_(5)异质结光催化剂中的电子迁移遵循梯型电荷转移路径.综上,本文提供了一种简单的纳米纤维基梯型异质结光催化剂的制备方法,可以优化能带结构以促进光生载流子的分离,从而实现高效的太阳燃料制备.

关键词： Ta_(2)O_(5)纳米纤维异质结光催化CO_(2)还原电荷分离梯型机理

光诱导MOFs电荷分离及其在催化有机物转化中的应用

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光诱导MOFs电荷分离及其在催化有机物转化中的应用

作者：徐彩云中国科学技术大学

学位级别：硕士

金属有机框架材料（Metal-organic frameworks,简称MOFs）是一类由无机金属节点（称为次级构筑单元,SBUs）和有机配体通过化学配位作用形成的一种晶态多孔材料。由于金属簇和桥连配体的种类和配位连接方式的多样性,使得MOFs材料具有丰... 详细信息

金属有机框架材料（Metal-organic frameworks,简称MOFs）是一类由无机金属节点（称为次级构筑单元,SBUs）和有机配体通过化学配位作用形成的一种晶态多孔材料。由于金属簇和桥连配体的种类和配位连接方式的多样性,使得MOFs材料具有丰富的孔结构、超高的比表面积,以及可设计性等优势,这类材料在气体储存、分离,传感,药物输运,催化等领域具有广泛的应用前景。其中多相催化领域拥有巨大的发展前景。就催化应用而言,MOFs材料具有以下优势:i)通常MOFs具有永久的孔隙可以促进底物传输;ii)均匀分散和高密度催化位点可以提高催化效率;iii)MOFs材料的可调性和多孔结构为催化位点提供了多功能和可调节的微环境;iv)亚稳态的均相催化剂可以通过固载或限域的方式在多孔框架中以维持稳定,避免自聚失活;v)固体催化剂易于回收和重新使用,连续循环并维持催化效率;vi)MOFs中明确的晶体结构和孔隙表面/内部孤立的催化位点利于理解催化机制和底物分子的相互作用。光下构成MOF的金属簇与有机配体之间形成电荷分离的状态决定了其可用于光催化。光照下MOF中可能会发生多种不同的过程,比如配体到金属氧簇的电荷转移（LMCT）,金属到配体的电荷转移（MLCT）,离域配体的π-π*跃迁等。然而,之前的报导中,对于MOFs光催化中的电荷分离过程的检测和证实仍然缺乏,只有一端半反应中间产物被检测到,通常是电子还原的金属离子如Ti3+,然而阳离子自由基（比如,激发下的配体）可能是由于激发态寿命比较短而无法检测到。因此,收集电子和空穴两者共同参与的中间产物从而理解MOFs中的电荷分离过程,在MOFs的光催化中仍然是一个非常渴望实现的目标。本论文在所在实验室近年来的工作基础上,发展了配体功能化的MOFs,磺酸基团功能化的MIL-101-SO3H以及卟啉配体MOF（PCN-222）,研究其在光催化有机物转化领域的应用,阐述了卟啉MOF光下的电荷分离过程,以及基于MOF的光下LMCT过程对磺酸功能化的MOF酸增强性能的影响。本论文所取得的主要研究成果如下:1.使用卟啉MOF（PCN-222）能够在可见光下大气环境中催化不同胺的氧化偶联。除了卟啉配体基于能量转移产生的1O2可以直接催化胺的氧化偶联,电荷转移诱导的电子和空穴之间协同作用极大地促进了该反应。因此,PCN-222展现出优异的光催化活性,选择性和循环性,远远优于仅存在能量转移过程的卟啉分子TPPCOOMe。首次通过ESR证实了光激发的PCN-222分别在还原端的Zr-oxo簇上产生氧中心的活性位和在氧化端产生卟啉阳离子自由基,并且首次为MOFs的电荷分离和类半导体行为提供直接证据。此外,电子和空穴参与反应的中间产物已经由ESR测试证实,并且清楚的理解基于电荷转移过程的反应机理,这在之前是从未被证实的。这项工作不仅提供了对于MOFs中电荷转移/分离深刻的理解,而且也会进一步激励基于MOFs在光催化有机转化上的研究。2.磺酸基团修饰的MOF,MIL-101-SO3H,作为一种多相的布朗斯特酸催化剂催化多种酸催化的有机反应。特别是,我们已经证明它的活性在光照下显著增强,甚至展现出来比传统强酸H2SO4更高的活性。据我们所知,这不仅是第一篇工作关于光照下促进MOFs酸性和酸相关活性,也是第一篇工作比无机强酸具有更高的布朗斯特酸性活性的MOF基材料。优越的催化活性应该归功于路易斯酸性,MOF孔对底物的富集,通过光诱导电子转移改善质子释放以及MOF笼内部的质子聚集共同地促进了酸催化活性。令人兴奋的是这个结果将为开发在许多工业过程中的MOF光增强催化铺平道路。

关键词：金属有机框架材料类半导体行为电荷分离光催化有机物转化

表界面调控改善Ta3N5和BiVO4的光生电荷分离效率研究

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表界面调控改善Ta3N5和BiVO4的光生电荷分离效率研究

作者：周晨光南京大学

学位级别：硕士

自工业革命以来,随着化石燃料的不断开采,能源紧缺与环境污染问题日益严重。利用半导体光催化技术分解水产氢以及还原CO2转化为低污染的碳氢燃料是解决能源危机和环境问题最有前景的方式之一。可见光响应的光催化材料诸如氮化钽,钒酸铋... 详细信息

自工业革命以来,随着化石燃料的不断开采,能源紧缺与环境污染问题日益严重。利用半导体光催化技术分解水产氢以及还原CO2转化为低污染的碳氢燃料是解决能源危机和环境问题最有前景的方式之一。可见光响应的光催化材料诸如氮化钽,钒酸铋等具有高的理论太阳能转换效率,并且已被广泛应用于光催化,光电催化分解水及光催化还原CO2系统中。然而,严重的光生载流子复合现象始终制约着它们实际的光催化反应效率。本论文通过纳米单晶的表界面调控分别在氮化钽与钒酸铋基复合半导体中构造“表面电场”和“快速电子传输通道”,在避免传统无定形异质结催化体系构造中所带来的界面载流子复合位点的同时,有效地提高了二者的光生载流子的分离能力,并实现较高的光催化还原CO2与光电化学性能,这为其他光催化材料提供了新的设计思路。本文合成了 {010},{001}晶面暴露的Ta3N5长方体和晶面依赖核壳结构的BiVO4{010}-Au-Cu2O复合纳米材料,并用于光催化反应中。主要内容如下:(1)利用复合熔盐辅助方法高温氨化合成了[100]取向,并暴露{010}和{001}晶面的Ta3N5长方体。结果表明Ta3N5长方体相比[100]取向无晶面暴露的Ta3N5纳米棒以及无定形的Ta3N5颗粒表现出了优异的光催化CO2还原活性,同时制备的Co(OH)x/Ta3N5长方体光阳极的开启电势负移到0.42VRHE(Ta3N5光阳极的记录值)。结合理论计算与表征测试,结果表明,Ta3N5长方体的{001}晶面比体相以及{010}晶面拥有更高的功函数,这会在{001}晶面与体相之间形成表面电场,光生电子与空穴在电场的作用下分别迁移到{010}与{001}晶面,实现载流子的空间分离,氧化位点和还原位点分开大大提高了光催化反应的活性。(2)通过光辅助沉积法在BiVO4截角八面体的{010}晶面定向负载Au颗粒,并利用简单的溶液晶体外延生长方法在Au核外覆盖一层Cu2O,合成了基于晶面的BiVO4{010}-Au-Cu2O复合半导体光催化剂,并表现出优异的光催化CO2还原活性。分析测试表明,低功函的BiVO4{010}晶面与Au颗粒在界面处形成了肖特基结,BiVO4中的光生电子迁移到BiVO4{010}界面处通过这种肖特基结被Au捕获并与Cu2O中的光生空穴复合,分别提高了氧化位点BiVO4与还原位点Cu2O中的载流子空间分离效率。通过半导体-金属的界面设计在BiVO4基Z型复合光催化剂中构建电子快速传输通道为其他异质催化体系的设计提供了新的思路。

关键词：晶面工程电荷分离表面能带弯曲光催化CO2还原氮化钽复合纳米材料