异质结光催化材料中光生电荷分离方向和效率的调控及对光催化活性的影响

刘振兴

（陕西国防工业职业技术学院，陕西西安710300）

在科技高速发展的今天，光催化技术的应用可谓是无处不在，相关技术的应用，进一步崔进的了科技的发展和创新，给人们的生活带来了更多的便利，而对于光催化技术的研究也可谓是数不胜数，通过对光催化活性的研究能够进一步，提高光催化材料的使用性能和价值，其对于光催化技术的创新及发展有着十分重要的意义。下面，笔者将结合自身的理解和认识，对相关问题进行详细的论述。

实验：

在实验时首先要做好电极制备工作，即FTO/ZnO/Cu2O电极的制备，其制备步骤如下，在 10厘米深的 Zn（NO3）2水溶液中恒电位沉积ZnO，然后在2厘米的Cu（Ac）2水溶液中恒电位沉积Cu2O，最终植被出相应的电极。而FTO/Cu2O/ZnO电极的制备，则是在2厘米的CuSO4水溶液中恒电位沉积Cu2O，进而借助水热方法，在5厘米的 Zn（NO2）2溶液中生长 ZnO。

结果讨论：

实验时根据ZnO和Cu2O两种物质之间的功函数差，通常被认为是构成它们之间的异质结后可能出现的界面发电厂，界面电场的方向是从ZnO指向Cu2O，因此，为了更好的实验研究，结合这两种材质的特点，使界面电场方向相反的两种电极，即上文中提到的FTO/ZnO/Cu2O电极和FTO/Cu2O/ZnO电极，在实验中成功研制出两种电极后，借助表面光电压技术进一步研究了这两种电极中光生电荷的分离方向。经过大量的数据对比分析发现，FTO/Cu2O/ZnO薄膜表面的光电压响应，在可见区是为负极，这种电压响应也从侧面说明了光生电荷是朝着实验样品表面迁移的，而在研究中工作人员也发生处于紫外区的电压响应为正极，这则说明空穴是朝着实验样品表面迁移的。而要想实现光生电荷的有效分离，则主要依赖于可见光，在可见光被激发之后，其作用于实验材料的光照强度增大，导致大量光生电子向表面迁移，而在这种情况下，光电压信号则主要反映的是载流子的界面分离情况。当然，在实验开展过程中，我们还发现紫外线光对于光催化活性的影响也比较大，紫外线光的强弱都会直接影响电荷分离方向及效率等。

在实际研究过程中，为了更好的对相关问题进行研究，分析其光生电荷分离方向效率对光催化活性的影响，实验时，人们研究了两组的光催化活性，最终发现不同外加偏压下光催化产物的生成浓度也存在有一定的差异，对FTO/ZnO/Cu2OD的电极在可见光下具有光催化还原基紫精的能力，而且还原活性还会随着外界加负偏压的增大而有所增强。对于FTO/ZnO/Cu2O电机在可见光下具有光催化氧化还原态亚甲基蓝的能力，而且其氧化活性还会随着外加正偏压的增大而有所增强。

结论：

对于异质结型光催化剂，在分析其广生电荷分离方向和效率的调控以及对光催化活性的影响时，可以通过改变界面电场未来的方向来进行调控，这种调控还能进一步控制光催化氧化还原反应的类型。在实际应用中，所构造的界面使光生电子迁移到样品表面，具有光催化还原的能力;如果所构造的界面使光生空穴迁移到样品表面，则具有光催化氧化的能力。光催化氧化还原反应的调节可以通过改变界面电场的大小来实现。当界面电场强度增大时，光生电荷的分离效率可以迅速提高，而在这个过程中光催化活性也得到了有效的提升。

研究注意事项：

在对异质结光催化材料中光生电荷分离方向和效率的调控及对光催化活性的影响进行研究时，本研究虽然结合相关实验得出了结论。但是，在具体的研究中依然有许多需要注意的事情，首先，在研究工作开展的时候，工作人员对相关材料有深入的认识，能够充分的了解所研究材料的化学和物力特性，这样才能更好的进行下一步研究。其次，研究者还需要熟悉实验步骤和内容，能够熟练的进行各项实验操作，在实验时准确的记录各项数据，这样才能得到详实的实验结果。最后，在选择光催化材料时也需要慎重，不同类型的光催化材料作用可谓是各不相同，如果工作人员在进行材料选择时不够慎重，很可能会对实验结果产生不良影响，所以说，在选择光催化材料时也需要结合实际情况，进行科学合理的选择，这样才能更好的实验的作用和价值，科学的分析其对光催化活性的影响。而且，在研究工作开展时，还需要加强对各种变量的控制，避免由于变量因素过多，影响实验结果。

总之，异质结光催化材料中光生电荷分离方向和效率的调控及对光催化活性的影响，受到多方面因素的影响，本文针对两种电极的异质结光催化材料中光生电荷分离方向和效率进行了研究，并且分析了其对光催化活性的影响，但是，在实际的研究过程中，由于研究时间比较短，研究种类有限，因此，研究还存在有较多的不足，在未来还需要进行更深入的研究，才能进一步证实相关理论的真实性。