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半导体所在提高TiO2光催化效率的研究工作中取得

发布时间:2017-12-03 阅读:

  研究工作取得了新进展,提高了TiO2的光催化效率

  从能源的角度来看,氢能是一种可再生的绿色能源。然而传统的制氢方法消耗了大量的常规能源,限制了氢能的推广和利用。早在1972年,日本科学家就提出使用轻质二氧化钛来分解水来制备氢气。由于其强大的催化活性,良好的化学稳定性和高的光生载流子寿命,二氧化钛已成为研究最多的半导体光催化材料。然而,由于二氧化钛是一种宽带隙半导体材料(例如= 3.2eV)的,它仅吸收太阳光谱和紫外光仅占约5%的总太阳能的紫外线部分,所以如何提高二氧化钛对可见光的影响光响应是目前研究的热点。 \\ u0026光催化同时利用光生载流子还原氧化能力降解周围环境中的有毒污染物,并分解水制氢气和氧气。原则上,以提高二氧化钛的光催化效率,不仅要调整其带隙可满足约2.0〜2.2电子伏特范围的要求,也能确保其光生载流仍然具有分解减少水分的能力 - 氧化即调整后TiO2的导带底应不低于H2O的氢电极电位。价带的顶端不应高于H2O的氧电极电位。基于以上考虑,半导体研究人员李静波博士使用第一原理计算,使用补偿设施,由主机方法共掺杂学生盖艳琴,通过分析所述导带波函数的价带的TiO 2顶部和底部的结果表明,莫+ C共掺杂的TiO 2为能满足在确保材料的价带顶部移动到高能量的同时,导带底部几乎不变的要求。同时,这种补偿共掺杂方法消除了单掺杂引入的载流子复合中心,提高了光生载流子的寿命;以及供体和受体之间的强库仑结合能,材料热稳定性。研究结果为TiO2光催化剂的高效实现提供了新思路。 \\ u0026与研究员李树深,夏建白院士,美国可再生能源国家实验室魏素槐教授合作。有关结果于2009年2月9日发表在“物理评论快报”102,036402(2009),“物理评论”上。

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