Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Механизм гетерогенного фотокатализа
Поглощаясь, квант света, энергия которого превышает ширину запрещенной зоны полупроводника, образуется дырка в валентной зоне, в результате перемещения электрона из валентной зоны в зону проводимости. Электроны и дырки перемещаются к поверхности фотокатализатора и участвуют в окислительно-восстановительных реакциях с веществами, находящимися в адсорбированном состоянии (Рис. 1) [10]. Рис. 1. Схема механизма гетерогенного катализа (ЗП – зона проводимости; ВЗ – валентная зона).
Полноценный фотокаталитический процесс состоит из двух полуреакций – окисления и восстановления. Его протекание возможно только если оба потенциала находятся в пределах запрещенной зоны на энергетической шкале. То есть возможность протекания реакции определяется тем, как расположены относительно друг друга соответствующие восстановительные потенциалы и границы запрещенных зон (Рис. 2). На рисунке 2 представлено разложение воды на водород и кислород.
Рис. 2. Энергетическая диаграмма процесса разложения воды на полупроводниковом фотокатализаторе (СВЭ – стандартный водородный электрод)
Для осуществления реакции разложения воды потенциал дна зоны проводимости (ЗП) должен находиться ниже нуля (Рис.2), а потенциал потолка валентной зоны – ниже 1,23 В. Подобное расположение потенциалов является условием протекания процесса с точки зрения термодинамики, однако с точки зрения кинетики этого условия недостаточно. Восстановление протонов до молекулярного водорода – двухэлектронный процесс, а окисление воды до молекулярного кислорода – четырехэлектронный, т.е. эти реакции в кинетическом отношении сложныеи многостадийные. Для одновременного осуществления одноэлектронного (первичного) окисления и восстановления воды требуется разность потенциалов как минимум в 5 В. Поэтому выделение водорода и кислорода связано с достаточно большим перенапряжением, величина которого зависит от материала электрода, от его способности к понижению энергии промежуточных состояний [11].
Требования, предъявляемые к фотокатализаторам Для эффективного протекания фотокаталитического процесса желательно выполнение ряда условий [12]: · Эффективное поглощение света фотокатализатором с образованием электрон-дырочных пар;
· Малые размеры частиц фотокатализатора, снижение числа дефектов и повышение кристалличности для увеличения числа носителей заряда, достигающих реакционных центров. То есть процесс миграции электронов и дырок к реакционным центрам должен доминировать над процессом их объемной рекомбинации; · Создание условий для пространственного разделения окислительных и восстановительных реакционных центров, так как процесс поверхностной рекомбинации должен быть минимизирован; · Использование особых методов модифицирования, предотвращающим контакт продуктов окислительной реакции с восстановительными реакционными центрами (или наоборот), а также пространственное разделение окислительных и восстановительных центров для создания условий необратимого протекания термодинамически невыгодной реакции, протекающей в отсутствии света [13]; · Материал фотокатализатора должен быть стабилен в условиях протекающей реакции, то есть не должен подвергаться фотокоррозии и необратимому взаимодействию с компонентами реакционной среды.
|
|||||
Последнее изменение этой страницы: 2022-01-22; просмотров: 79; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 13.59.100.42 (0.003 с.) |