有机化合物表面光电压谱的研究

<正> 半导体与金属接触处产生表面势垒,当光照射在样品与金属的接触界面上时,在光照面和非光照面之间建立起电位差,记录这个电位差和入射光波长的关系得到表面光电压谱。表面光电压谱反映材料的光吸收性质和电子的带-带跃迁,同时又受到光生载流子寿命的影响。应用表面光电压技术已经测量了单晶半导体的光伏效应,少数载流子的扩散长度以及表面态等。近来,王德军等用表面光电压谱的方法研究了无机半导体粉末光催化剂的活性。     

TiO2纳米粒子的光催化活性与光伏响应特性研究

TiO2纳米粒子由于其具有良好的化学稳定性、耐光腐蚀性、宽带隙能和大的比表面积等特点而被广泛地应用到光催化降解有机污染物^[1,2]和光催化储能等方面。由于研究手段和研究方法的限制,详细了解催化剂表面光生电荷行为、光谱谱带与催化活性的关系比较困难,而这些关系将为制备高催化活性的光催化剂提供理论基础,由于光催化活性的高低与催化剂的表面性质直接相关,表面光电压谱（SPS）是研究固体材料表面物性和界面间电荷转移过程的有利手段^[3],其为控制光催化机理提供了新的手段。本文利用表面光电压谱方法对系纳米TiO2光催化剂进行了光伏响应测试,发现TiO2的晶型、粒径及表面吸附物对其光催化活性有很大影响。不同性质的表面吸附物可使催化剂表面呈现不同的导电特性,而使其光催化活性不同。利用能带理论和场效应原理对此进行了 合理的解释。     

载有卟啉的介孔SBA-15表面光电压的性质研究

用表面光电压谱(SPS)和场诱导表面光电压谱(FISPS)技术对比研究了卟啉和介孔SBA-15及载有卟啉的介孔SBA-15的表面光伏特性.固载后同时显示了卟啉和介孔的光电压性质,但是光电压响应强度减弱,这是因为卟啉和介孔之间发生了电子传递的缘故.在外电场诱导下,它们的光伏响应强度随外加正电场光伏响应强度的增加而增强,随外加负电场光伏响应强度的增加而减弱.而装载后的SBA-15在334和425 nm处的光伏响应信号随外加电场的变化而有不同的变化.     

酞菁氧钛/N,N-二甲苯基苝酰亚胺复合薄膜的光伏极性反转

用表面光电压谱和电场诱导表面光电压谱相结合的方法, 研究了酞菁氧钛/N,N-二甲苯基苝酰亚胺复合薄膜的表面光伏行为, 发现加入N,N-二甲苯基苝酰亚胺使复合薄膜在可见光区和近红外光区均产生负的光伏响应, 可归结为光伏极性反转现象. 该响应随着外加偏压方向的改变而改变正负值, 表现出表面态跃迁的特征.  根据N,N-二甲苯基苝酰亚胺n型半导体的性质,  从价带到表面态和从表面态到导带的跃迁能量的差别以及依赖于偏压方向的电场诱导表面光伏响应,  确认表面态来自N,N-二甲苯基苝酰亚胺组分.     

电场调制对表面光电压谱的影响

表面光电压谱(SPS)及其应用已有报道。我们将场效应原理与表面光伏技术相结合,创立了场调制表面光电压谱(FMSPS)。本文主要介绍FMSPS的测试原理、直流电场调制对SPS的影响以及部分研究结果。     

掺Sn的纳米TiO2表面光生束缚激子的验证及其特性

采用溶胶-凝胶法制备了不同掺杂Sn的TiO2纳米粒子，并主要利用表面光电压谱(SPS)和电场诱导表面光电压谱(EFISPS)对样品进行了表征，重点探讨了焙烧温度和掺Sn量对TiO2光生电荷性质的影响．同时揭示了样品结构与表面光生束缚激子的关系及其特性．结果表明：与束缚激子相关的光伏响应只在含有金红石相的TiO2样品中出现，且在混晶相中表现得更加显著．掺杂适量Sn不仅提高了纳米TiO2的与带带跃迁相关的SPS响应强度，同时也使与束缚激子相关的SPS响应明显增强．     

退火对TiO2纳米管/线复合阵列表面光电性质的影响

采用阳极氧化法制备了TiO2纳米管/线复合阵列. 利用表面光电压谱(SPS)和场诱导表面光电压谱(FISPS)研究了退火对TiO2纳米管/线复合阵列表面光电性质的影响. 结果表明, TiO2纳米管/线复合阵列在晶化前后的导带边缘均出现了束缚激子态, 晶化前由于自建场较弱, 束缚激子态能在正负电场作用下发生不对称偏转; 晶化后, 晶体结构从非晶态变为晶态, 自建场增强, 束缚激子态对正电场敏感并表现出明显的光伏响应, 而在负电场作用下束缚激子态没有任何光伏响应.     

掺Sn的纳米TiO2表面光生束缚激子的验证及其特性

采用溶胶-凝胶法制备了不同掺杂Sn的TiO₂纳米粒子, 并主要利用表面光电压谱(SPS)和电场诱导表面光电压谱(EFISPS)对样品进行了表征, 重点探讨了焙烧温度和掺Sn量对TiO₂光生电荷性质的影响. 同时揭示了样品结构与表面光生束缚激子的关系及其特性. 结果表明: 与束缚激子相关的光伏响应只在含有金红石相的TiO₂样品中出现, 且在混晶相中表现得更加显著. 掺杂适量Sn不仅提高了纳米TiO₂的与带带跃迁相关的SPS响应强度, 同时也使与束缚激子相关的SPS响应明显增强.     

量子尺寸氧化锌颗粒的表面光电压谱研究

氧化锌是极少数几个可以实现量子尺寸效应的氧化物半导体材料[1 ] .传统上 ,这种材料广泛用于陶瓷、压电传感器、催化剂以及发光器件等领域 .随着量子尺寸氧化锌颗粒制备工艺日臻成熟 ,这类材料的应用进一步拓展到光电转换 [2 ] 、光催化[3] 以及化学传感器 [4] 领域 .而在这些领域中的应用都与颗粒的表面性质密切相关 .本工作中制备了两种不同粒径的氧化锌纳米微粒 ,利用表面光电压谱以及电场诱导表面光电压谱对颗粒的表面性质进行了研究 ,并对颗粒的表面态进行了具体指认 .1　实验部分氧化锌纳米微粒参照文献 [5 ,6 ]方法制备 .将 5 .49g…     

金离子掺杂对二氧化钛光催化性能的影响

利用高压钠灯作光源,在Au^3+-TiO2悬浮溶液中,通过紫外-可见吸光度与TOC测定证实亚甲基蓝能被快速脱色降解。金离子掺杂可大大提高TiO2的光催化活性,金离子的最佳掺杂摩尔分数为0.5%。通过表征催化剂的晶型,化学组成,荧光光谱,紫外-可见吸收光谱,电场诱导表面光电压谱,提示金离子改性的机理,紫外-可见吸收光谱证实金离子掺杂可增强催化剂在可见光区域的吸收能力,由于产生金杂质能级,金离子改性TiO2能被可见光激发。适量的金杂质能降低催化剂的荧光发射强度与电场诱导表面光电压谱强度。根据不同金离掺杂摩尔分数,荧光发射强度与电场诱导表面光电压谱强度从弱到强的排序与光催化活性比强到弱的排序是一致的。     

化学配比调制表面带弯对表面光电压谱的影响

表面光电压技术发展于六十年代初期，Goodman［‘］曾用来测量半导体中少数载流子的扩散长度．在少数载流于扩散长度的计算公式中，无光照射时的表面带弯K。是极重要的参数，改变K。以检验公式的物理意义尤为重要．但早期的研究工作不能显著地改变Vso值．近年来虽出现了一些调制表面带弯的物理手段，如在涮量电极和样品间加一层铁电晶体【到或花样品两侧施加电场等【司，但其效果均不十分理想．表面光电压技术与化学的联系日益密切，王德军等P问到曾尝试将其应用到化学领域中以研究界面电行转移与固体表面酸度．本文则考虑应用化学方法来…     

纳米晶钛酸铅表面态对介电性能的影响

将醋酸铅、钛酸四丁酯和硬脂酸在熔融状态下混合均匀后置于冷水浴中，使其凝固成凝胶，经不同温度焙烧，制成纳米晶PbTiO3.用X射线衍射光谱、红外光谱对产物进行表征.采用X射线光电子能谱和表面光电压谱对纳米晶PbTiO3表面状态分析,发现材料表面的不完整性主要是由氧空位造成.暴露在粒子表面的主要是金属离子.随着晶粒尺寸的减小，材料表面氧空位缺陷浓度增加，表面光伏效应增强，谱带变宽.纳米晶PbTiO3材料的表面状态对其极化性质有着重要的影响，使其静态介电常数远大于常规材料的静态介电常数.     

TiO2纳米带表面光伏特性的研究

近年来, 一维结构的纳米带由于其不同于管、线材料的新颖结构以及独特的光电性能而受到广泛关注. 人们通过各种方法合成了氧化锌、硫化镉和氧化锡等纳米带材料[1,2]. 纳米TiO2以其优异的光电性能和高的化学稳定性而被广泛应用于太阳能电池、光催化降解等诸多领域[3], 从而成为研究热点, 最近其纳米带的制备也有报道[4].     

活性粒子吸附对ZnO纳米粒子表面光伏特性的影响

作为一种传统的半导体,氧化锌在压电陶瓷、光电化学、光催化、发光器件以及气体传感器等方面具有广阔的应用前景,特别是氧化锌纳米粒子,由于其比表面积大、表面活性较高和对周围环境的敏感性,使其成为传感器研究领域中最有前途的材料,有关生物氧传感器和激光器的光电功能特性以及其能带结构的研究已有报道,     

高介电常数TiO2纳米晶的表面态研究

将钛酸四丁酯和硬脂酸在熔融状态下混合均匀后置于冷水浴中,使其凝固成凝胶,通过控制烧结过程中氧气的含量,成功地制备出粒度均匀、介电性能好的纳米晶TiO2.通过采用X射线光电子能谱和表面光电压谱对纳米晶TiO2表面状态的分析发现,材料表面存在大量的氧空位缺陷,暴露在粒子表面上的主要是一些金属Ti4+.纳米材料的这种表面状态对其极化性质具有重要的影响,使其在接近静态条件下的低频介电常数远大于常规材料的介电常数.     

TiO2单晶的表面光电压谱研究

TiO2由于其优异的光电性质及高的化学稳定性而受到广泛关注,并且被应用于有机污染物光降解[1]、太阳能光电转换[2]等诸多领域.由于制备方法不同,TiO2往往会呈现出不同的光电性质,尽管其晶型与粒度可能相差甚微[3].近年来研究表明,除晶型、粒度等因素外,表面原子排布在决定材料光电性质方面同样有重要贡献[4,5].本文采用表面光电压谱(SPS)及场诱导表面光电压谱(EFSPS)研究了TiO2单晶(001)面的光伏响应.     

7,7,8,8—四氰基对苯醌二甲烷的光伏—气敏特性

用表面光电压谱技术研究了7,7,8,8-四氰基对苯醌二甲烷多晶的光伏-气敏特性。结果表明,在较高真空度条件下,该化合物有两类不同的表面光电压响应峰,分别位于390 nm(P_1)和480 nm(P_2)。探针气体吸附证明,P_1表现出较强的受体性,而P_2则显示出给体性质。给体性分子与该化合物的∏键轨道作用,而受体分子与其C≡N端基作用。     

TiO2纳米粒子包覆聚苯乙烯球的结晶性能与表面光电压特性

TiO2具有很高的光催化活性，同时TiO2纳米粒子具有耐酸碱和耐光化学腐蚀、低成本、无毒等性质，在许多领域引起广泛关注．据报道，TiO2的锐钛矿晶型比金红石晶型具有更好的光催化活性．由于金红石是TiO2的热力学稳定相，而锐钛矿是亚稳相，通常锐钛矿相在550-800℃温度范围内形成金红石相，从而降低其催化活性，限制了其应用．     

纳米晶二氧化钛光声与表面光伏特性

利用溶胶-凝胶法制备二氧化钛纳米晶粉末. 结合光声和表面光伏技术对样品表面态性质和光诱导电荷输运特性进行研究. 结果表明, 纳米晶TiO2样品在波长为380 nm 处出现的表面光伏响应与锐钛矿型TiO2的表面电子结构有关, 属于带鄄带电荷转移跃迁;随着样品粒径的减小, 在2.38 eV 能级处形成一个具有明显受体特征的表面电子态; 依据样品光声效应和表面光伏效应之间的能量互补关系发现, 尽管随着样品平均粒径的减小无辐射跃迁产生的光声信号增强, 但是适当提高样品中金红石的相对含量, 可以显著减少样品表面无辐射跃迁的成分, 提高光量子效率.