聚合物半导体P3MT溶液界面的光电特性及P3MT表面铂原子的光电催化作用
光电材料
——第七组
主讲人：刘丽鹤
目录
概念
原理 种类 用途
光电材料
是指用于制造各种光电设备பைடு நூலகம்材料
（主要包括各种主、被动光电传感器光信息处理和存储装置及光通信等）
光电转化性能原理
光作用下的电化学过程即分子、离子及固体物质因 吸收光使电子处于激发态而产生的电荷传递过程.
以n 型单晶硅为例, 当两个具有不同功函数的材料接触时, 由于它们的化学势 不同, 在界面附近会发生相互作用.由于ITO(In2O3 :SnO2)透明导电玻璃是良导 体;它们接触时, 电子从单晶硅一侧流向ITO 一侧, 直至达到平衡状态;这时硅 带正电形成电子耗尽层, 能带向上弯曲。 对于p 型半导体, 光生电子移向表面, 光生空穴移向体相, n 型半导体则与之 相反.
• 最近研究较多的耐高温红外透过材料有 镁铝尖晶石、兰宝石、氧 化钇、镧增强氧化钇和铝氧氮化物ALON 等。镁铝尖晶石 是 优先选用的性能优良的耐高温红外透过材料，它可透过200nm到6μm的 紫外、可见光及红外光。单晶监宝石也是一种耐高温红外材料，它可 透过从远紫外0.17μm到6.5μm的红外光，用新研制的热交换法晶体生 长过程可以制造直径达25cm的大尺寸蓝宝石。氧化钇和镧增强氧化 钇的透过波长为8μm，在氧化钇中掺入氧化镧，材料强度提高30%，光 学特性不变。由于高温下具有很高的硬度，所以它具有很好的抗冲击、 抗浸蚀性能。严格的说到目前还没有一种理想的材料能完全满足上述要 求。但包括上述材料在内的不少材料具有较理想的综合性质。
频带宽
• 频带的宽窄代表传输容量的大小。载波的频率越高，可以传 输信号的频带宽度就越大。目前单个光源的带宽只占了其中 很小的一部分，采用先进的相干光通信可以在30000GHz范围 内安排2000个光载波，进行波分复用，可以容纳上百万个频 道。
聚合物纳米材料光电子器件的制备和应用研究
聚合物纳米材料光电子器件的制备和应用研究光电子器件是基于光电转换原理的电子器件，是光学、电子学、计算机等多个领域的交叉学科，近年来备受关注。
随着科技的发展和经济的增长，人们对光电子器件的需求也不断增加。
而聚合物纳米材料作为一种新型材料，因其良好的光电特性，成为光电子器件制备和应用领域的新研究热点。
一、聚合物纳米材料的制备方法聚合物纳米材料是指聚合物分子通过自组装或其他方法聚集而形成的具有纳米级大小的材料。
目前常用的制备方法主要有两种：溶剂挥发法和模板法。
溶剂挥发法是指利用溶剂蒸发的特性，将聚合物溶液均匀涂覆在不同基底上，并在一定条件下使溶剂蒸发，形成光电子器件所需的聚合物纳米材料。
模板法是在特定条件下，将制备好的聚合物分散涂布在模板表面，并通过一定方式定位、聚集，最终形成所需的聚合物纳米材料。
二、聚合物纳米材料光电子器件的应用光电子器件是一种应用广泛的电子器件，主要应用于信息技术、生命科学、环境保护等领域。
而聚合物纳米材料因其良好的光电特性被广泛应用于光电子器件的制备和应用研究中。
1. 光电转换器件光电转换器件是一种将光能转化为电能的器件，主要应用于太阳能电池、光电探测器等领域。
通过将制备好的聚合物纳米材料作为光电转换器件的基础材料，在不同的光照条件下，实现光能到电能的转换，从而实现低成本、高效能源的开发和利用。
2. 传感器件传感器件是一种能够将物理量转化为电信号的器件，主要应用于环境监测、生命科学等领域。
通过将制备好的聚合物纳米材料作为传感器件的敏感材料，实现对温度、湿度、气体等物理量的快速检测和响应。
3. 光子学器件光子学器件是一种基于光学效应的电子器件，主要应用于计算机通讯、激光器等领域。
通过将制备好的聚合物纳米材料作为光子学器件的反射材料，实现对光线的调控和反射，从而实现信息、能源等领域的应用。
三、聚合物纳米材料光电子器件的优势和未来发展1. 优势聚合物纳米材料具有良好的光电特性和可塑性，在材料加工和应用过程中具有比传统材料更大的优势。
永磁同步电机,等效磁路法,工作特性曲线
Studies in Synthetic Chemistry 合成化学研究, 2017, 5(2), 7-12Published Online June 2017 in Hans. /journal/sschttps:///10.12677/ssc.2017.52002Review on Preparation and Applicationof WO3 NanomaterialsQin Zhu, Cheng Huang, Huidan Lu*College of Chemistry and Bioengineering, Guilin University of Technology, Guilin GuangxiReceived: May 14th, 2017; accepted: May 30th, 2017; published: Jun. 2nd, 2017AbstractWO3 is an important n-type semiconductor. WO3 nanomaterials can be widely applied in soler cell, electron device, photocatalysis and sensor fields, due to excellent optical and electrochemical properties. This article reviews the progress on properties, preparation and application of WO3 nanomaterials.Finally, research prospect of WO3 nanomaterials is also presented.KeywordsWO3, Property, Preparation, ApplicationWO3纳米材料的制备与应用研究进展朱琴，黄成，吕慧丹*桂林理工大学化学与生物工程学院，广西桂林收稿日期：2017年5月14日；录用日期：2017年5月30日；发布日期：2017年6月2日摘要三氧化钨(WO3)是一种重要的n型半导体材料。
半导体 电催化-概述说明以及解释
半导体电催化-概述说明以及解释1.引言1.1 概述半导体电催化是一种利用半导体材料在催化过程中的特殊性质来促进电化学反应的新兴领域。
随着能源和环境问题的日益凸显，寻找高效、环保的能源转化和储存技术已成为当今科学研究的热点之一。
电催化作为一种能够将电能转化为化学能的技术，被广泛应用于氢能、氧化还原反应、光电催化等领域。
传统上，催化剂在电催化反应中起着至关重要的作用。
然而，传统的催化剂往往面临着活性低、稳定性差、成本高等问题。
随着半导体材料的发展和研究，人们发现半导体材料具有高电导率、可调控能带结构、丰富的表面活性位点等优势，可以作为新型催化剂用于电催化反应中。
半导体材料在电催化反应中的应用可谓广泛而深入。
以光电催化为例，半导体材料的能带结构可以有效地嵌套光子能量，从而引发光生电子-空穴对的产生。
这些电子-空穴对可以参与催化反应，提高反应速率和效率。
此外，半导体材料还可以通过调节能带结构和表面态密度来优化催化活性，实现特定反应的选择性。
半导体电催化领域的研究正日益深入，不断涌现出新的材料和新的催化机制。
然而，目前仍存在一些挑战需要解决，例如材料的稳定性、催化活性的提高、催化机理的解析等。
因此，未来的研究将聚焦于进一步探索半导体材料的催化特性，并通过合理设计和改进材料结构，实现半导体电催化技术的商业化应用。
综上所述，半导体电催化作为一种新兴领域，具有重要的研究和应用价值。
通过充分发挥半导体材料的特殊性质，我们有望在能源转化和储存领域取得突破性进展，为构建可持续发展的社会做出贡献。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构进行论述：1. 引言：首先介绍了本文的研究背景和意义，以帮助读者了解本文的主要内容。
2. 正文部分：包括两个主要章节。
2.1 半导体的定义和特性：介绍半导体的基本概念、结构和性质，并探讨其在电催化中的作用。
2.2 电催化的概念和应用：介绍了电催化的定义和原理，探讨了半导体在电催化领域的应用情况，并列举了一些具体的案例和实验结果。
半导体及其在光电化学中的应用介绍
按照化学成分可分为元素半导体 和化合物半导体两大类。
能带结构与电子状态
能带结构
半导体的能带结构包括价带、导带和 禁带三部分，其中价带被电子填满， 导带为空，禁带则位于价带和导带之 间。
电子状态
在绝对零度下，半导体中的电子都位 于价带中，随着温度的升高，部分电 子会获得足够的能量跃迁至导带中， 形成自由电子。
结构特点
硅基太阳能电池通常采用P-N结结构，由P型硅和N型硅组成。P型硅富含空穴，N型硅富含电子。在P-N结界面 处，由于浓度差形成内建电场，促使光生电子和空穴分离。
薄膜太阳能电池技术进展
薄膜材料
薄膜太阳能电池采用厚度仅有几微米的半导体材料，如碲化镉、铜铟镓硒等。这些材料具有优异的光 电性能和低成本潜力。
技术进展
近年来，薄膜太阳能电池的转换效率不断提高，同时制造成本也在逐渐降低。柔性衬底和卷对卷生产 工艺的发展使得薄膜太阳能电池在可穿戴设备和便携式电源等领域具有广阔应用前景。
多结太阳能电池性能提升途径
多结结构
多结太阳能电池由多个不同禁带宽度的半导体材料组成，可以吸收不同波长的太阳光， 提高光电转换效率。
性能提升途径
通过优化各结的材料组合、改进结构设计、提高制造工艺水平等方法，可以进一步提高 多结太阳能电池的转换效率和稳定性。
新型太阳能电池材料探索
钙钛矿材料
钙钛矿材料具有优异的光电性能和低成 本潜力，被认为是下一代太阳能电池的 候选材料之一。目前，钙钛矿太阳能电 池的转换效率已达到较高水平，但仍需 解决稳定性等问题。
以提高器件的响应速度、灵敏度和信噪比。
采用先进技术
03
如微纳加工技术、表面等离子体共振技术等，提高光电传感器
的集成度、降低噪声等。
光电化学_电化学阻抗_界面电容_概述及解释说明
光电化学电化学阻抗界面电容概述及解释说明1. 引言1.1 概述光电化学（photocatalysis）是一种利用光能来驱动化学反应的重要技术，它在环境净化、光催化和能源转换等领域具有广泛应用。
光电化学通过在半导体材料中形成光生载流子对来实现电荷转移，从而引发电化学反应。
而电化学阻抗（electrochemical impedance）则是一种用于研究界面及材料性质的非常有效的表征手段。
它基于对交流信号施加于系统的响应进行分析，可以获取界面与溶液之间的传递特性信息。
界面电容（interface capacitance）作为电系中一个关键参数，常用于表征材料或界面在电场作用下储存电荷的能力。
1.2 文章结构本文首先对光电化学进行了定义和原理阐述，并概括了其主要的反应类型和应用领域。
随后，文章将详细介绍电化学阻抗以及其相关概念、测量原理和方法，并探讨了如何通过电化学阻抗谱分析来研究界面特性。
接着，我们将重点关注界面电容，解释其在电化学中的重要意义和作用，并探究界面电容受到的影响因素。
最后，本文将对整体内容进行总结，并展望光电化学、电化学阻抗和界面电容相关研究领域的未来发展方向，并提出建议。
1.3 目的本文旨在全面概述并解释光电化学、电化学阻抗和界面电容这三个关键概念及其应用。
通过对这些概念的介绍和解析，读者将能够深入了解光电化学反应的机制以及如何利用电化学阻抗和界面电容对材料或界面特性进行研究分析。
同时，本文还希望为相关领域的研究者提供展望与建议，促进该领域未来研究的进一步发展。
2. 光电化学2.1 定义及原理光电化学是研究光与物质之间相互作用和相互转换的科学领域。
在光电化学中，通过吸收光能激发分子或材料中的电荷，从而引发一系列电化学反应。
这些反应可以是光诱导的电荷转移、电解质溶液中的界面反应等。
在光电化学过程中，光激发了材料中的电子并使其跃迁到更高能级或被激发到半导体带隙中。
这些激发态的载流子（如电子-空穴对）可以在材料内部传输，并与周围所处的氧化还原体系进行反应。
铂修饰光阴极及其在纳晶太阳能电池中的应用
铂修饰光阴极及其在纳晶太阳能电池中的应用郝三存;吴季怀;林建明;黄昀昉【摘要】分别用真空镀膜法、热分解法和电化学法制备了铂金修饰导电玻璃,并以此作为光阴极组装了染料敏化纳晶TiO2太阳能电池.用SEM观察了铂金修饰导电玻璃表面形貌,发现用真空镀膜法制备的铂金膜结构缺陷多、不均匀,存在较多的污点.用热分解法制备的铂金膜具有多孔状结构,但存在较多的有机物分解的残留物.用电镀法制备的铂金膜结构均匀、排列规则、缺陷少、污染少.测定了所制备铂金膜的电阻,结果表明由电镀法所制得的铂金膜电阻最小,用热解法和真空镀膜法制得的铂金膜电阻较大.测定了DSSC电池的光电性能,发现用电镀法制得的铂金膜的催化性能最好,大大提高了DSSC电池的性能;其次是热分解法,由真空镀膜法制备的铂金膜对电池的性能没有多大改善.【期刊名称】《影像科学与光化学》【年(卷),期】2004(022)003【总页数】8页(P175-182)【关键词】太阳能电池;电镀铂金;光电性能;染料敏化【作者】郝三存;吴季怀;林建明;黄昀昉【作者单位】华侨大学,材料物理化学研究所,福建,泉州,362011;华侨大学,材料物理化学研究所,福建,泉州,362011;华侨大学,材料物理化学研究所,福建,泉州,362011;华侨大学,材料物理化学研究所,福建,泉州,362011【正文语种】中文【中图分类】O64染料敏化纳晶TiO2太阳能电池（DSSC）作为一种新型的化学太阳能电池，以其简单的制作工艺、低廉的成本、良好的应用前景而倍受关注［1，2］.DSSC是由染料敏化纳晶TiO2电极、电解质（I2／I3-）以及铂金修饰的光阴极三部分组成（图1）.染料分子吸收光能，电子从染料的基态跃迁到激发态，并迅速注入到TiO2的导带，通过TiO2纳米晶网格输运到导电玻璃基体，通过外电路到达光阴极.失去电子的染料分子通过从电解质中的氧化还原电对获得电子回到基态，氧化还原电对则在光阴极发生氧化还原反应回到初始状态，从而完成一个光电转换循环.通过铂金对光阴极的修饰可大大提高DSSC的光电性能［3］，铂金对氧化还原电对的氧化还原反应起催化作用，提高了氧化还原反应的效率.它的表面状况以及制备方法对其催化性能有很大的影响.因此制备高催化活性的镀铂光阴极是DSSC研究的重要内容.本文分别采用电化学法、真空镀膜法和热分解法制备了铂金修饰的光阴极，并组装成DSSC.通过SEM观测电极的表面状况，测定电极的电阻和DSSC的光电性能，以此来探讨制备方法与表面状态及其催化性能的关系.1.1 试剂及仪器透明导电玻璃（ITO，8 Ω／cm2，深圳南玻伟光导电膜有限公司）；氯铂酸（分析纯，中国医药集团上海化学试剂公司）；TiO2粉体（P25，德国 Degussa公司）；cis-Ru（NCS）2（dcbpy）2（瑞士Solarnix公司）；TBP（4-特丁基吡啶，东京化成）.100 W 氙灯（XQ-500 W，上海电光器件有限公司）；直流稳定电源（HONBA，HB1730SB3A，上海振宏电源公司）；真空镀膜机（ZZE-1100，北京仪表厂）；扫描电镜（S-3500N，日本日立公司）.1.2 铂金修饰光阴极的制备1.2.1 电化学法电镀液的配制：将0.5 g的H2PtCl6・6H2O、5 g的（NH4）2HPO4、15 g的Na2HPO4配制成100 mL水溶液.将导电玻璃切成2 cm×1.5 cm的小块，依次用清洗剂洗涤，质量分数10%的NaOH溶液超声波清洗，除油剂（NaOH 76 g／L、Na3PO426 g／L、Na2CO330 g／L）煮沸，去离子水冲洗干净.以铂金片做阳极，导电玻璃做阴极，在80℃、电流密度为60 mA／cm2条件下，电镀2 min，在导电玻璃的导电面上得到光亮的铂镜.1.2.2 真空镀膜法以10 cm×15 cm大小的导电玻璃做基片，在3×10-4Pa条件下，以铂金片作为激发源，用真空镀膜机真空蒸镀10 min，在导电玻璃导电面上形成铂镜.1.2.3 热分解法将0.3 g氯铂酸配成20 mL水溶液，加入一定量的聚乙二醇（分子量1000），适量的羟乙基纤维素，充分溶解至一定粘度的溶液.最后加入少量OP乳化剂，在导电玻璃基片上涂成均匀的薄膜，在500℃下保温30 min，自然冷却得光亮的铂镜.1.3 DSSC的组装染料敏化TiO2膜电极的制备参考文献［4］中的方法，3 g TiO2（P25）粉体加入8 mL水，适量乙酰丙酮和OP乳化剂，研磨2 h得TiO2溶胶.在经过清洗的导电玻璃基片用玻璃棒涂成均匀的膜，晾干后在450℃热处理30 min.待膜冷却到80℃时放入染料 cis-Ru（NCS）2（dcbpy）2的乙醇溶液中浸泡12 h以上，取出后用无水乙醇冲洗，即得染料敏化TiO2电极.将所制得的染料敏化TiO2电极与铂金修饰光阴极组装，滴入电解质溶液（0.5mol／L KI＋0.5 mol／L I2＋0.2 mol／L TBP，溶剂：1，2-丙二醇碳酸酯），用氰基丙烯酸甲酯封装即得染料敏化TiO2太阳能电池.2.1 光阴极表面状况从外观上看，电化学法制得的铂金膜表面平整、光亮.真空镀膜制得的铂金膜均一，颜色发暗，但有光泽.热分解法制得的铂金膜均一性差，无光泽，膜表面的颜色也不一致.图1是光阴极的SEM图象，从图中我们可以看出，由电镀法制备的铂金膜最为均匀，表面晶粒排布十分规则，膜的缺陷也最少.晶粒依电镀时导电玻璃基体表面电流方向整齐地生长 .电镀时，镀液中导电玻璃附近的PtCl-26离子在电场的作用下到达阳极，在导电玻璃表面得到电子而被还原，并沉积在导电玻璃表面.整个过程干扰因素较少，不易在膜中引入其它杂质.成膜的速度可通过控制电镀时的电流密度控制.因此，较易获得具有较好表面状况的铂金膜.用真空镀膜法制备的铂金膜缺陷很多，晶粒排列也不规则，从膜表面整体的状况来看也不均匀细密，有很多污点和缺陷.由于铂金属于高熔点金属，真空镀膜需要在高温下进行，在此情况下，钨电极也会挥发，从而污染铂金膜.此外由于真空镀膜的随机性，也不会生成规则排列的铂金膜，而且也易生成较多的缺陷.热分解法所制得的光阴极，表面存在很多的缺陷，膜也不均一，有很多破损.这是由于在涂膜时的不均匀性和有机物在高温下分解破坏了膜的结构 .从图中可以看出膜呈现一种多孔结构，这些孔隙是由有机物分解后留下的.此外膜的结构也比较松散，可能是由于膜中有机物在分解时产生的气体造成的.因此，热分解法能镀的铂金膜厚度有限，太厚的膜将会增加膜中有机物分解的残留物，使膜的结构不紧密，裂纹增多，与导电玻璃的基体结合不实，从而导致膜易脱落.因此，在采用热分解法制铂金膜时，涂膜的溶液中PtCl-26的离子浓度不能太高，同时所涂的膜也不能太厚.2.2 光阴极的电阻特性铂的电阻率为9.81×10-6Ω・cm，导电玻璃电阻率约为10-4Ω・cm，铂的导电性好于导电玻璃.图2是几种不同制备方法所得光阴极的面电阻比较，电阻值为膜表面上相距为1 cm两点间的电阻.从图2中可以看出，真空镀膜法及热分解法所制得的光阴极表面电阻与未修饰的电极表面电阻相近，说明采用这种两种镀膜方法并不能改变ITO导电玻璃的导电性.这是由于这两种方法所制的铂金膜与基体结合紧密，铂金膜的厚度有限，导电性也与基体导电玻璃的导电性相近.同时这两种方法所制得铂金膜表面缺陷多，含有较多的杂质如碳、钨等，铂金膜结构比较松散.这一点从图1的SEM图像中也可以看出，铂在薄膜表面以一个个小岛存在，为一层不连续膜，所以铂对表面电导没有贡献.铂的掺入使导电玻璃薄膜的晶粒增多，因此晶界势垒增大，电子迁移所需要克服的势垒能量也随之增大，所以这种表面结构导致铂金膜的电阻增大，导电性大幅度下降.此外，这两种方法都须在较高的温度下进行（450℃），高温下ITO 导电玻璃（SnO2）的导电性会大幅度下降，因此由这两种方法所制得铂金修饰光阴极的电阻较大.在应用到DSSC后，由于光阴极表面过高的电化学迁移电阻，会降低DSSC的短路电流.对于电镀法，由于是用电化学方法在导电玻璃表面沉积一层铂金膜，膜层均匀且含杂质和缺陷较少，因此导电性较好.这从图2中没有经过热处理的电镀法制备的铂金修饰电极电阻较小可以看出，电镀铂金膜改善了导电玻璃的导电性，但经过热处理其导电性迅速下降.热处理使导电玻璃基体的电阻增大，铂在0—450℃化学和物理性质稳定，不会在热处理过程中发生氧化，因此热处理对铂金膜的影响很小.由此看来热处理后电阻增大主要来源于导电玻璃基体电阻的增大.这说明铂修饰光阴极的导电性与基体和铂金膜的电阻都有关.尽管如此，热处理后导电玻璃的电阻为112.7 Ω，而镀有铂金的仅为62.1 Ω，所以用电镀法所镀铂金膜无论在热处理还是未经热处理对导电玻璃导电性都有很好的改善.小的光阴极表面电化学迁移电阻有利于提高DSSC的短路电流.从光阴极表面状况来说，对于小面积的电池单体，电极的电化学迁移电阻对于整个电池的性能影响很大；而对于大面积电池如由单体电池通过串并联组成电池组时，光阴极的电阻对整个电池组的性能有很大影响.由真空镀膜法制备的光阴极表面缺陷多，含有碳、钨等杂质，膜层厚度有限.因此电极表面的电化学迁移电阻较大，电子在传输时的复合也大，这对于DSSC是不利的.由热分解法制备的光阴极呈现多孔网状结构，电子在传输时须在一个个‘小岛’间迁移，须克服一定的势垒，因此电极表面的电化学迁移电阻大.由电化学方法制备的光阴极，表面结构均一、杂质少，同时铂在表面沉积时也取向于电子的传输，适于电子的电化学迁移，因此表面电化学迁移电阻小，有利于提高DSSC的性能.铂金的热膨胀系数与玻璃的相当，热处理不会引起铂金膜的剥离.此外，由于ITO 导电玻璃是在玻璃表面镀了一层透明的SnO2导电膜，铂金膜与SnO2膜的结合力较弱.须经高温处理，而高温会导致ITO基体的电阻升高和铂金膜结构的变化，会促使整个导电层电阻的增加，正如图2中所示.对于未经热外理的电镀铂金膜，在应用中很容易脱落，所以热处理是必须的.在实验中发现，尽管热处理增大了光阴极的电阻，但对于光阴极的催化性能没有太大的影响，有待于对DSSC内阻和光电流的影响因素作进一步研究.2.3 光阴极对DSSC电池性能的影响图3是DSSC的伏-安特性曲线，测定方法同文献［5］.铂金修饰光阴极分别是用电镀法、真空镀膜法和热分解法制备.所有制备的电极均在450℃热处理30 min.从图3和表1中可以看出：采用电镀法制备的铂金修饰光阴极获得了较高的开路电压（VOC）和短路电流（ISC），但填充因子（ff）较低.热分解法制备的光阴极的开路电压和短路电流虽较电镀法的低，但有更高的填充因子.通过用这两种方法对DSSC的阴极修饰，电池的性能有了大幅度的提高.可见铂金对在对电极上发生的反应有很高的催化效果，大大加速了电子的传输速度.从理论上来说［6-10］，DSSC的开路电压为TiO2费米能级与电解质的氧化还原电势之差.铂的催化不会改变电解质的氧化还原电位，因此光阴极经铂修饰后开路电压的提高是由其它因素引起的.一种可能的原因是经铂催化降低了光阴极表面复合反应的发生，提高了电解质氧化还原反应效率.电镀法所制铂金膜电阻较小、铂金膜较厚、杂质少、催化效率高.电极表面电化学迁移电阻小，电池的短路电流也就高一些.通过用电镀法制备的铂修光阴极的DSSC性能有了大幅度的提高.热分解法所制备的铂金膜虽有很高的电阻和表面电化学迁移电阻，但也获得了好的光电性能，这可能是由于用热分解法制得的膜呈多孔网状结构，这增大了铂金膜的表面积，提高了催化性能，这从一定程度上弥补了表面电化学迁移电阻大的缺陷.通过减少有机物在膜中的残留，改进热分解的方法，增加膜的厚度，提高膜的导电性，可以在一定程度上克服这一缺陷.对于采用真空镀膜法制备的光阴极，催化能力很弱，过大的电阻和表面电化学迁移电阻使电池的性能有所降低.这可能是由于真空镀膜法制备的铂金膜已被电极材料如钨，严重污染，这阻碍了氧化还原电对在铂金表面的氧化还原反应，使铂失去了催化作用.此外由真空镀膜法制备的铂金膜可能由于晶型和表面铂原子的存在状态使其催化能力降低，这有待于进一步研究.从表1可知，在应用电镀法、热分解法、真空镀膜法时填充因子分别为40.4%、49.6%、45.1% ，相比于未有铂修饰的光阴极的填充因子45.3%来看，由热分解法制备的光阴极使DSSC的填充因子有所提高，而在采用电镀法制备的光阴极时电池的填充因子反而降低，采用真空镀膜法制备的光阴极对于DSSC的填充因子影响不大.但采用电镀法制备光阴极时，电池的最大理论输出功率最大，其次是热分解法，真空镀膜法制备的光阴极使最大理论输出功率降低.DSSC的性能最终是由其提供的功率来决定的，但要求有高的开路电压和大的短路电流，同时也要有高的填充因子.由电镀法制备的光阴极在获得高的开路电压和大的短路电流的同时却得到了低的填充因子，这可能与电解质的电流电压特性、电子的传输过程等有关.对此有待进一步研究.用电化学方法和热分解法获得的铂修饰光阴极对DSSC性能有很大的提高，其中用电化学方法获得的光阴极使DSSC的最大输出功率提高了近7倍，大大提高了电池的开路电压和短路电流.采用真空镀膜法制备的铂修饰光阴极对DSSC的性能没有改善，反而由于过大的电阻降低了电池的短路电流 .热分解法是一种简便、快速制备高效铂修饰光阴极的方法，重点是控制适宜的铂离子浓度与合适的膜厚度，寻找合适的涂膜液配方，以此减少有机物的残留，制备具有多孔网状结构、厚度均匀、高比面积的铂修饰光阴极，以此来提高DSSC的光电性能，这是今后的研究方向.【相关文献】［1］ Ana F，Marco A，De Paoli.A dye sensitized TiO2photovoltaic cell constructed with an elastomeric electrolyte［J］.Solar Energy Materials& Solar Cells，2000，61：135-141. ［2］ Zerihun Kebede，Sten-Eric Lindquist.Donor-acceptor interaction between non-aqueous solvents and I2to generate I-3and its implication in dye sensitized solar cells ［J］.Solar Energy Materials& Solar Cells，1999，57：259-275.［3］ Karuppuchamy S，Nonomura K，Yoshida T，et al.Cathodic 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光电化学传感器的应用研究进展
光电化学传感器的应用研究进展摘要：光电化学传感器是基于物质的光电转换特性确定待测物浓度的一类检测装置。
光电化学检测方法灵敏度高、设备简单、易于微型化，已经成为一种极具应用潜力的分析方法。
本文主要介绍光电化学传感器的工作机理、特点和应用，并对有代表性的实验进行了一定的讲述和总结。
关键词：光电化学；传感器一、引言20世纪70年代，人们就开始研究光照下半导体电极的电化学行为，并逐渐发展成为一门新学科——光电化学。
目前，光电化学是当前电化学领域中十分活跃的一个研究方向，它是光伏打电池、光电催化、光解和光电合成等实际应用的基础。
光电化学过程即光作用下的电化学过程，在光照射条件下，物质中电子从基态跃迁到激发态，进而产生电荷传递。
与电化学反应相类似，在光电化学反应体系中也会产生电流的流动。
因此，利用光电化学反应可以把光能转变成化学能或电能，通过其逆过程则可以把化学能或电能转换为光能。
具有光电转换性质的材料主要分为4类。
(1)无机光电材料这类材料主要指无机化合物构成的半导体光电材料，如Si、TiO2、CdS、CuInSe2等[1]。
(2)有机光电材料：常用的有机类光电材料主要是有机小分子光电材料和高分子聚合物材料。
小分子材料如卟啉类、酞菁类、偶氮类、叶绿素、噬菌调理素等[2~4]；高分子聚合物材料主要有聚对苯撑乙烯(PPV) 衍生物、聚噻吩(PT) 衍生物等[5]。
(3) 复合材料：复合材料主要是由有机光电材料或者配合物光电材料与无机光电材料复合形成，也可以是两种禁带宽度不同的无机半导体材料复合形成的材料。
复合材料比单一材料具有更高的光电转换效率。
常见的复合材料体系有CdS-TiO2、ZnS- TiO2[1]、联吡啶钌类配合物-TiO2[6~9]等。
基于TiO2的复合材料是目前研究最多的一种，也有用ZnO[10~12]、SnO2[13]、Nb2O5[14]、Al2O3[15]等其它宽禁带的半导体氧化物进行复合的。
二维半导体材料及其场效应结构光电器件研究
二维半导体材料及其场效应结构光电器件研究一、本文概述随着科技的飞速进步，二维半导体材料已成为当今科学研究和技术应用的热点之一。
这些材料因其独特的物理性质、出色的电学性能和易于调控的能带结构，在电子器件、光电器件以及新能源等领域展现出巨大的应用潜力。
特别是场效应结构光电器件，二维半导体材料在其中发挥着至关重要的作用。
本文旨在全面探讨二维半导体材料的基本性质、制备方法，以及在场效应结构光电器件中的应用和研究进展，以期为相关领域的科研工作者和技术人员提供有价值的参考和启示。
本文首先简要介绍了二维半导体材料的基本概念、分类及其独特的物理性质，包括其电子结构、光学性质以及电学性能等。
接着，重点阐述了二维半导体材料的制备方法，包括机械剥离法、化学气相沉积法、溶液法等，并分析了各种方法的优缺点。
在此基础上，文章进一步探讨了二维半导体材料在场效应结构光电器件中的应用，包括光电探测器、太阳能电池、发光二极管等，并深入分析了这些器件的工作原理、性能特点以及未来发展方向。
本文还综述了近年来二维半导体材料及其场效应结构光电器件的研究进展，总结了该领域取得的重要成果和突破，同时指出了当前研究中存在的问题和挑战。
文章对二维半导体材料及其场效应结构光电器件的未来发展进行了展望，提出了一些可能的研究方向和应用前景，以期为该领域的持续发展和创新提供有益的参考和借鉴。
二、二维半导体材料的性质与制备二维半导体材料，如石墨烯、过渡金属硫化物（TMDs）等，因其独特的电子结构和物理性质，近年来在材料科学和纳米技术领域引起了广泛关注。
这些材料在二维平面内具有原子级别的厚度，展现出了许多不同于传统三维半导体材料的电子和光学特性。
二维半导体材料通常具有极高的载流子迁移率、强的光学吸收以及可调谐的带隙等特性。
这些特性使得二维半导体材料在高速电子器件、光电探测、太阳能电池等领域具有广阔的应用前景。
二维材料的表面结构和化学性质也为通过化学修饰、掺杂等方式调控其电子和光学性质提供了可能。
加入NPB提高P3HTPCBM聚合物太阳能电池光伏性能
收稿：２０１２－０１－１２；修回：２０１２－０２－２２；基金项目：国家自然科学基金（５０８０３０１４）资助项目，中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室开放基金；作者简介：李贵芳（１９８５－），女，硕士研究生，主要从事有机光伏研究；Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｇｕｉｆａｎｇ８５＠１６３．ｃｏｍ，Ｔｅｌ：０２２－６０２０４２９７；＊通讯联系人：Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｉｎｄａｓｈａｎ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ，Ｔｅｌ：０２２－６０２０４２９７．加入ＮＰＢ提高Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭ聚合物太阳能电池光伏性能李贵芳１，全 威１，刘金锁１，陈 磊１，张吉东２，闫东航２，秦大山１＊（１．河北工业大学化工学院，天津 ３００１３０；２．，长春 １３００２３） 摘要：研究了在聚３－己基噻吩（Ｐ３ＨＴ）和［６，６］－苯基－Ｃ６１－丁酸甲酯（ＰＣＢＭ）共混薄膜中加入第三组分Ｎ，Ｎ＇－二苯基－Ｎ，Ｎ＇－（１－萘基）－１，１＇－联苯－４，４＇－二胺（ＮＰＢ）对器件性能的影响。
实验发现：加入ＮＰＢ可以促进Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭ本体异质结的生长，进而提高器件的光伏性能，当ＮＰＢ浓度为０．４ｍｇ／ｍＬ时，能量转换效率（ＰＣＥ）从１．０５％提高到１．６４％。
ＮＰＢ的加入使Ｐ３ＨＴ在可见光范围内吸收增强，特别是在５６０ｎｍ和６１０ｎｍ处的吸收强度明显增大；扫描电子显微镜（ＳＥＭ）研究结果表明，ＮＰＢ的加入增大了Ｐ３ＨＴ与ＰＣＢＭ的相分离程度，提高了激子分离的几率；空穴单极性电流－电压曲线证明适量ＮＰＢ的加入改善了薄膜空穴传输性能。
关键词：聚合物太阳能电池；本体异质结；ＮＰＢ；三组分共混薄膜引言太阳能是当今最重要的新能源之一，聚合物太阳能电池以其轻薄，可卷曲，低成本，可大面积制备等特点备受国内外研究学者的关注［１～４］。
２００９年，Ｙａｎｇ小组［５］利用合成ＰＢＤＴＴＴ作为给体材料制备本体异质结聚合物太阳能电池的光电转换效率达到７．３％，Ｈｏｕ等［６］合成的带噻吩共轭支链的ＰＢＤＴＴＴ－Ｃ－Ｔ能量转换效率达到７．５９％，Ｃａｏ等［７］使用一种聚电解质负极修饰层使聚合物太阳能电池的能量转换效率达到了８．３％，比较接近１０％的商业化要求。
光电转换材料
碳纳米管/半导体纳米复合材料的光电化学特性及其应用光电转换材料（photoelectric conversion material）是指通过光生伏打效应将太阳能转换为电能的材料。
主要用于制作太阳能电池。
太阳是一个巨大的能源库，地球上一年中接收到的太阳能高达1.8×1018千瓦时。
研究和发展光电转换材料的目的是为了利用太阳能。
光电转换材料的工作原理是：将相同的材料或两种不同的半导体材料做成PN结电池结构，当太阳光照射到PN结电池结构材料表面时，通过PN结将太阳能转换为电能。
太阳能电池对光电转换材料的要求是转换效率高、能制成大面积的器件，以便更好地吸收太阳光。
已使用的光电转换材料以单晶硅、多晶硅和非晶硅为主。
用单晶硅制作的太阳能电池，转换效率高达20％，但其成本高，主要用于空间技术。
多晶硅薄片制成的太阳能电池，虽然光电转换效率不高（约10％），但价格低廉，已获得大量应用。
此外，化合物半导体材料、非晶硅薄膜作为光电转换材料，也得到研究和应用。
1简介光电化学过程是在光作用下的电化学过程，它是光伏电池，光电催化等实际应用的基础，是当前十分活跃的研究领域。
碳纳米管具有很高的热稳定性，良好的导电能力，大的比表面积，被认为是半导体纳米粒子的有效载体，其独特的一维结构可以为电子提供有效的传输路径。
碳纳米管与半导体材料复合，能实现碳纳米管和半导体在结构和性能上的协同，近年来在光电化学领域受到了广泛的关注。
本文基于国内外最新研究进展，结合本课题组的研究成果，综述了碳纳米管/ 半导体复合材料的光电协同作用机理及其在太阳能电池、光电催化降解污染物、光电协同分解水制氢领域中的应用光电化学过程是在光作用下的电化学过程，即分子、离子及固体等因吸收光使电子处于激发态而产生的电荷传递过程。
在很长时间里，光电化学的研究对象主要是溶液中光激发粒子在金属电极上的反应。
1991 年瑞士科学家O'Regan 在Nature 上报道了染料敏化半导体纳米结构电极实现了较高的光电转化效率。
溶剂对刮涂法制备P3HT：PCBM活性层薄膜形貌及光电性能的影响
表 观和光 电性 能 。所 以 ，很 难 通 过 选 择 单 一 溶 剂
［ ６ ，６ ］一 ２ 一 苯基 Ｃ 一 ２ 一 丁酸甲酯 ）共混型本体异质 有机太 阳能电池是继硅系太 阳能电池、化合物 结 （ ｂ ｕ １ ｋ ｈ ｅ ｔ ｅ ｒ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｂ ＨＪ ）太阳能电池效率 已 半导体 薄膜太 阳能 电池 之后 的第 ３代 新 型太 阳能 电 接 近 ５ ９ ／ ６ ＿ ｌ ８ 呻 ］ 。有 机 太 阳能 电池 Ｐ ３ ＨＴ ： Ｐ Ｃ Ｂ Ｍ 活 池 。最为廉 价和 有 吸引力 的太 阳能 电池 材 料非 有 机 性 层 可 采 用 湿 法 成 膜 制 备 ，包 括 涂 布 法 （ 旋 物莫属 ：一方 面 由于有 机材 料 合成 成 本 低 、功 能 易 涂 ［ 、刮 涂Ｅ １ ３ ］ 、 条 缝［ Ｈ 引、微 凹版 涂 布 ［ Ｍ ］ 等） 于调制 、柔 韧性及成 膜 陛都较好 口 。 。 ；另一方 面 由于 和印刷法 （ 喷墨打印Ｅ ＂ ］ 、丝网印刷口 ］ 等） 。 有机太 阳能 电池加工过程相对简单¨ ４ ］ ，可低温操 不同成膜工艺对 Ｐ ３ ＨＴ： Ｐ Ｃ Ｂ Ｍ 活性层涂布液 作 ，器件制作成本也较低。除此之外 ，有机太 阳能 的物 化参 数 （ 粘 度 、表 面 张 力 、浓 度 等 ） 范 围 不 电池的独特优势在于 ：可实现大面积制造 、可使用 同，而溶剂 的选 择 直接 影 响着涂 布液 物化 参数 ， 柔性 衬底 、环境 友好 、轻 便 易 携等 。 因而有 望 在 手 进 而影 响 Ｐ ３ ＨＴ ： Ｐ Ｃ Ｂ Ｍ 活 性层 薄膜形 貌 。溶 剂 除 表 、便 携式计算 器 、半 透 光 式充 电器 、玩 具 、柔性 影 响成膜 工艺外 ，还影 响 Ｐ ３ ＨＴ ： Ｐ Ｃ Ｂ Ｍ 活性 层 薄 可卷曲系统等体系中发挥供电作用＿ ６ ＿ 。 膜的光 电性 能，如选择溶解 性好、高沸点、低 挥 在有机太 阳能 电池研 究领域 中，使用共 轭 聚 发溶 剂有 助于 Ｐ ３ ＨＴ形 成有 序 的 自组 装结 构 ［ １ ８ － １ ９ ］ ， 合物作为 电子 给体 ，富勒烯及 其衍生物作 为 电子 所组装 电池光 电性 能高。合理地选用 混合溶剂则 受体 的聚合物／ 富勒烯太 阳能电池是最为热点 的研 可以更加有效地控制 Ｐ ３ ＨＴ： Ｐ Ｃ Ｂ Ｍ 活性层的自组 装行为 ，从 而提高 Ｐ ３ Ｈ Ｔ的结 晶度Ｅ ２ ｏ － ２ １ ］ ，使器件
半导体 光催化材料-概述说明以及解释
半导体光催化材料-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述：半导体材料在光催化领域扮演着重要的角色，其光电化学性质使得其具有光催化活性，可以促进光催化反应的进行。
随着环境污染问题的日益严重，光催化技术作为一种清洁、高效的能源转化和环境净化方法备受研究和关注。
本文将重点介绍半导体光催化材料的特性、光催化反应原理以及其在环境净化、水分解、CO2还原等领域的应用。
通过系统地介绍和分析，旨在深入探讨半导体光催化材料的机制及其在实际应用中的潜力。
1.2 文章结构文章结构部分应该简要介绍本文的整体结构，说明各个部分的内容和主题。
在这篇关于半导体光催化材料的文章中，文章结构内容可以包括以下内容：本文分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，我们将对半导体光催化材料进行概述，介绍本文的结构和目的。
在正文部分，我们将重点探讨半导体材料的特性，光催化反应的原理以及半导体光催化材料在不同领域的应用。
最后，在结论部分，我们将对本文进行总结，展望未来的发展方向，并提出一些个人的感想和建议。
通过这样清晰的文章结构，读者可以更好地理解整篇文章的内容和框架，帮助他们更好地把握文章的核心思想和观点。
1.3 目的:本文的目的在于探讨半导体光催化材料在环境保护、能源利用、水处理等领域的应用及发展前景。
通过对半导体材料特性、光催化反应原理以及现有应用案例的研究和分析，旨在深入了解半导体光催化材料的工作原理、优势和局限性，为未来相关领域的研究和应用提供理论支持和实践指导。
同时，也旨在引起更多科研工作者和工业界的关注，共同推动半导体光催化材料技术的进步，为解决环境问题和实现可持续发展贡献力量。
2.正文2.1 半导体材料的特性半导体材料是一种具有特定电子结构和导电性质的材料，具有以下几个主要特性：1. 带隙能量：半导体材料具有较宽的禁带带隙能量，介于导体和绝缘体之间。
这使得半导体材料在受到光照激发后可以产生电子-空穴对，并参与光催化反应。
2. 电导率可控：半导体材料的电导率可以通过控制材料的杂质浓度或施加外加电场进行调控。
PMT基础知识之一(A)光电倍增管的工作原理、特点及应用)
光电倍增管基础知识之一（光电倍增管的工作原理、特点及应用）一光电倍增管的工作原理光电倍增管是一种真空光电器件（真空管）。
它的工作原理是建立在光电效应（光电发射）、二次电子发射、电子光学理论基础上的。
它昀工作过程是：光子通过光窗入射到光电阴极L产生光电子，光电子通过电子光学输入系统进入倍增系统，电子得到倍增，最后阳极把电子收集起来，形成阳极电流或电压。
因此一个光电倍增管可以分为几个部分：（1）入射光窗、（2）光电阴极、（3）电子光学输入系统、（4）二次倍增系统、（5）阳极。
光电倍增管结构如图（1）所示。
图（1）光电倍增管结构示意图1入射光窗：让光通过的光窗一般有(1) 硼硅玻璃（300nm）、(2) 透紫玻璃（185nm）、(3) 合成（熔融）石英（160nm）、(4) 蓝宝石(Al2O3)150nm、(5) MgF2（115nm）。
光电倍增管光谱短波阈由入射光窗决定。
2光电阴极光电阴极是接收光子而放出光电子的电极。
一般分为半透明（入射光和光电子同一方问）的端面或四面窗阴极和不透明（入射光的方向与光电子方向相反）。
见图（2）电子轨迹图。
图（2）电子轨迹图光电阴极的材料多用低逸出功的碱金属为主的半导体化合物，到目前为止，实用的先电阴极材料达十种之多：(1) Sb-Cs特点是：阴极电阻低，允许强光下有大电流流过阴极的场合下工作）(2) 双碱（Sb-RbCs、Sb-K-Cs）特点是：灵敏度较高暗电流小-热电子发射小）(3) 高温双碱（Sb-K-Na）特点是：耐高温-200℃(4) 多碱（Sb-K-Na-Cs）.特点是：宽光谱灵敏度高(5) Ag-O-Cs多碱特点是：光谱可到近红外灵敏度低）(6) GaAs（Cs）特点是：高灵敏光谱平坦强光下容易引起灵敏度变坏）。
(7) Cs-I特点是日盲，在115nm的短波也有高(8) Cs-Te特点是：日盲、阴极面透过型和反射型）我公司生产的PMT的阴极材料主要是(1) Sb-Cs(2)双碱（Sb-RbCs、Sb-K-Cs）(3)高温双碱（Sb-K-Na）(4)多碱（Sb-K-Na-Cs）表（１）各种阴极材料的特性（硼硅玻璃窗材料）3 电子光学输输入系统电子光学输入系统由光电阴极和第一倍增极之间的电极结构以及所加的电位构成，它使光电子尽可能多地聚焦在第一倍增极上。
光催化分解水原理及效率提高的途径[技巧]
![光催化分解水原理及效率提高的途径[技巧]](https://img.taocdn.com/s3/m/55f5f47dae1ffc4ffe4733687e21af45b307feb5.png)
光催化分解水原理及效率提高的途径光解水的原理光催化反应可以分为两类“降低能垒”(down hil1)和“升高能垒”(up hil1)反应。
光催化氧化降解有机物属于降低能垒反应，此类反应的△G<0，反应过程不可逆，这类反应中在光催化剂的作用下引发生成O2-、HO2 、OH·、和H+ 等活性基团。
水分解生成H2和O2则是高能垒反应，该类反应的△G>0(△G=237 kJ/mo1)，此类反应将光能转化为化学能。
要使水分解释放出氢气，热力学要求作为光催化材料的半导体材料的导带电位比氢电极电位E（H+/H2）稍负，而价带电位则应比氧电极电位E（o2/H2O）稍正。
光解水的原理为：光辐射在半导体上，当辐射的能量大于或相当于半导体的禁带宽度时，半导体内电子受激发从价带跃迁到导带，而空穴则留在价带，使电子和空穴发生分离，然后分别在半导体的不同位置将水还原成氢气或者将水氧化成氧气。
Khan 等提出了作为光催化分解水制氢材料需要满足：高稳定性，不产生光腐蚀；价格便宜；能够满足分解水的热力学要求；能够吸收太阳光。
提高光催化剂性能的途径1.光催化剂纳米化纳米微粒由于尺寸小，表面所占的体积百分数大，表面的键态和电子态与颗粒内部不同，表面原子配位不全等导致表面的活性位置增加，这就使它具备了作为催化剂的基本条件。
纳米半导体比常规半导体光催化活性高得多，原因在于：由于量子尺寸效应使其导带和价带能级变成分立能级，能隙变宽，导带电位变得更负，而价带电位变得更正，这意味着纳米半导体粒子具有更强的氧化或还原能力。
纳米TiO2粒子不仅具有很高的光催化活性，而且具有耐酸碱腐蚀和光化学腐蚀、成本低、无毒，这就使它成为当前最有应用潜力的一种光催化剂。
2.离子掺杂离子的掺杂产生离子缺陷，可以成为载流子的捕获阱，延长其寿命。
离子尺寸的不同将使晶体结构发生一定的畸变，晶体不对性增加，提高了光生电子-空穴分离效果。
赵秀峰等制备了掺杂铅的TiO2薄膜。
光催化在有机合成中的应用
有机化工与催化收稿日期:2004-09-01 基金项目:南昌大学211工程重点建设项目资助作者简介:汤胜山(1977-),男,江西省人,硕士研究生,主要从事光催化研究。
光催化在有机合成中的应用汤胜山,张 宁,朱 静(南昌大学应用化学研究所,江西南昌330046)摘 要:综述了光催化在有机反应,主要是在聚合反应、烯烃氧化、羰基化等领域的应用以及将来的发展趋势。
关键词:光催化,有机合成,聚合反应,烯烃的氧化,羰基化中图分类号:X703.5;TQ426.6 文献标识码:A 文章编号:100821143(2005)0120021204Application of photocatalysis in organic synthesisTA N G S heng 2shan ,ZHA N G N i ng ,ZHU Ji ng(Institute of Applied Chemistry ,Nanchang University ,Nanchang 330046,China )Abstract :Application of photocatalysis in organic synthesis ,mainly polymerization ,olefins oxidation and carbonylation was reviewed ,and trends in the field outlined.K ey w ords :photocatalysis ;organic synthesis ;polymerization ;olefins oxidation ;carbonylation C LC number :X703.5;TQ426.6 Document code :A Article ID :100821143(2005)0120021204 1972年,Fujishima A 等[1]报道采用TiO 2光电极和铂电极组成光电化学体系使水分解为氢气和氧气,从而开辟了半导体光催化这一新的领域。
锰在光催化中的作用与影响
锰在光催化中的作用与影响摘要单一光催化剂的量子效率较低，光响应范围较窄，研究高量子效率、高可见光响应的新型光催化剂的制备和光催化作用的本质有非常重要的意义。
总结了近年来国内外关于含锰光催化剂的研究进展，如掺杂、复合、自然混合及其在光催化反应中的作用等。
最后对含锰光催化剂在研究中待解决的问题进行了分析。
关键词锰掺杂二氧化钛光催化剂量子效率吸光性能表面反应多相光催化技术处理水中存在的多种难降解有毒有机和无机污染物的研究近年来备受关注［1~6］。
制备高量子效率、高可见光响应的新型光催化剂，以此来提高光催化剂催化活性的研究成为近年来研究人员致力的研究方向。
不同形态的锰在光催化剂合成中的应用及其作用、以锰化合物为母体的物质所具有的光催化性质、水体中以溶解态和固体颗粒物存在的各种含锰杂质对光催化过程的作用及影响等问题值得关注和研究。
1 锰掺杂对光催化的影响及其机理目前被广泛研究的光催化材料包括CdS、SnO2、TiO2、ZnO、ZnS、PbS、MoO3、SrTiO3、V2O5、WO3等。
过渡金属离子掺杂到催化剂中可以起到类似“助剂”的作用［7］。
这种作用可能从以下几方面体现出来：多种过渡金属离子的光吸收范围比TiO2宽，从而可以更有效地利用光能；过渡金属元素存在多个化合价，在TiO2晶格中掺杂少量过渡金属离子，可在其表面产生缺陷或改变其结晶度，成为光生电子-空穴对的浅势捕获阱，使得TiO2纳米晶电极呈现p-n型光响应共存现象，延长电子与空穴的复合时间，降低复合效率，提高了二氧化钛的光催化性能；光生电子-空穴对所带电荷较强，难以通过表面电荷区进入到溶液中进行反应，要求反应物预先吸附在催化剂表面，因而通过过渡金属元素掺杂，改善其对反应物的吸附性能也是光催化性能提高的重要原因。
在过渡金属元素中，锰是人们经常使用的一种金属元素。
1.1 锰掺杂影响催化剂的吸光性能Gomathi等通过研究发现Mn2+通过掺杂进入TiO2的晶格内，取代了原来钛原子的位置，形成新的化学键，导致锐态型TiO2表面氧空穴增加并引进了新的能级使能级分裂，使电子跃迁由原来的一步激发完成变为2步或多步进行。
半导体纳米微粒的表面功能化及其与聚合物的复合的开题报告
半导体纳米微粒的表面功能化及其与聚合物的复合的开题报告摘要：近年来，半导体纳米微粒的表面功能化及其与聚合物的复合已经成为了研究的热点。
本文将介绍半导体纳米微粒表面功能化的方法及其与聚合物复合的研究进展，并提出了一些研究的思路和方向。
1. 研究背景与意义半导体纳米微粒由于其独特的物理化学性质，在生物医学、光电子学、催化化学等领域具有广泛的应用前景。
为了提高其在实际应用中的性能和稳定性，对其表面进行功能化处理已经成为了必要的步骤之一。
聚合物与纳米微粒的复合则可以获得一些新的性质，如增加强度、耐磨性、导电性等，因此也引起了广泛关注。
因此，研究半导体纳米微粒的表面功能化及其与聚合物复合的研究具有重要的理论和应用意义。
2. 研究现状近年来，对半导体纳米微粒的表面功能化方法进行了广泛的研究，主要包括化学修饰、生物功能化和物理控制等方法。
其中，较为常用的化学修饰方法包括硅烷化、羧基化、氨基化和醛基化等。
生物功能化则是利用生物体内的分子识别和特异性反应来实现的。
物理控制主要是通过调控微粒表面的物理形态来实现，如表面修饰、纳米孔道、二维与三维结构等。
同时，半导体纳米微粒与聚合物的复合也得到了广泛的研究。
一些常用的复合方法包括溶液浸渍、原位聚合、电沉积以及电喷雾等。
3. 研究思路和方向尽管半导体纳米微粒表面功能化及其与聚合物复合的研究已经有了一定的进展，但是仍存在一些问题和挑战。
首先，在功能化方法上，需要进一步探索新的方法和手段，如使用能够增强阳离子反应或负离子反应的功能分子。
其次，在半导体纳米微粒与聚合物的复合方面，需要进一步明确优秀的控制方法和有效的参数优化策略。
因此，未来的研究方向可以包括以下几个方面：（1）探索新的半导体纳米微粒表面功能化方法和反应机理；（2）研究表面功能化对纳米微粒性质和性能的影响，如光电性能、磁性能、荧光性能等；（3）探索有效的聚合物与纳米微粒的界面调控共混体系，如界面结构、交联密度、分子分布等；（4）研究半导体纳米微粒功能化对其在光电子学、生物医学和催化化学等领域应用的影响。