光电催化的科学原理

半导体光电极 在将光能转换为化学能的光电化学电池中，用半导体材料作光电极，起光吸收和光催化作用。n型半导体构成光阳极,只催化氧化反应p型半导体构成光阴极，只催化还原反应。但半导体表面一般不具有良好的反应活性，电极反应往往需较高的过电位。经过适当的表面处理(如热处理、化学刻蚀和机械研磨等)来改变电极的表面状态（如价态分布、晶格缺陷、晶粒粒度、比表面和表面态分布等），可以大大改善其催化活性。

表面修饰的半导体光电极 单纯半导体光电极一般催化活性不高，采用表面修饰方法（如沉积法、强吸附法、共价法和聚合成膜法等）将具有某些功能的物质(金属、半导体、化学基团和聚合物)附着于电极表面,使它成为表面修饰电极，就能改善和扩大电极功能。当具有催化活性的物质以高分散的岛状分布修饰在半导体电极表面并形成透光的肖特基接触时，就可能改变反应势垒，提高反应速率。例如，在半导体二氧化钛光阳极表面修饰上铂或钯，可大大提高乙醇水溶液光电催化氧化同时放氢的速率。

1、形成原因不同

在半导体中掺入施主杂质，就得到N型半导体；施主杂质：周期表第V族中的某种元素，例如砷或锑。

在半导体中掺入受主杂质，就得到P型半导体；受主杂质：周期表中第Ⅲ族中的一种元素，例如硼或铟。

2、导电特性不同

P型半导体的导电特性：它是靠空穴导电，掺入的杂质越多，多子（空穴）的浓度就越高，导电性能也就越强。

N型半导体的导电特性：掺入的杂质越多，多子（自由电子）的浓度就越高，导电性能也就越强。

3、定义不同

N型半导体，也称为电子型半导体。N型半导体即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。 “N”表示负电的意思，取自英文Negative的第一个字母。在这类半导体中，参与导电的 主要是带负电的电子，这些电子来自半导体中的施主。

P型半导体，也称为空穴型半导体。P型半导体即空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体。由于P型半导体中正电荷量与负电荷量相等，故P型半导体呈电中性。

主要特点：

半导体五大特性∶掺杂性，热敏性，光敏性，负电阻率温度特性，整流特性。

在形成晶体结构的半导体中，人为地掺入特定的杂质元素，导电性能具有可控性。

在光照和热辐射条件下，其导电性有明显的变化。

晶格：晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵，称为晶格。

共价键结构：相邻的两个原子的一对最外层电子（即价电子）不但各自围绕自身所属的原子核运动，而且出现在相邻原子所属的轨道上，成为共用电子，构成共价键。

在理想状态下的BiOCl 应该是本征半导体在实际中 我觉得它应该是n型 BiOCl 是一种光催化剂 类比于同为光催化剂的TiO2 其类型和性质应该差不多 TiO2存在非化学计量比缺陷 即电荷缺陷 点缺陷的一种 换句话说 TiO2中非故意掺杂的TiO2中含有Ti2O3(氧成分偏少 偏离TiO2的化学比）Ti2O3中Ti离子为＋3价 从而多出一个游离于晶格中的3d电子 使TiO2成为电子导电的n型半导体 所以 我觉得BiOCl 应该也是n型半导体吧 BiOBr、BiOI 只是卤素的替换 我觉得应该和 BiOCl 差不多我也不知道应该看啥书 看看材料科学基础里面关于晶体缺陷的吧 涉及晶体的非化学计量数缺陷 对晶体材料性能的影响的内容

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