NSC95-EPA-Z-007-001

Anatase-type TiO 2 的 傳 導 帶 能 階 (Conduction band potential) 為 -0.52V (E vs NHE), 若
使 用 TiO 2 作 為 光 觸 媒 , 有 利 於 一 氧 化 碳 、 甲 烷 、 甲 醇 的 生 成 , 如 圖 14 之 半 導 體 能 階 位
置 與 各 反 應 氧 化 還 原 電 位 之 間 的 關 係 圖 所 示 ; 或 是 選 擇 傳 導 帶 能 階 較 適 合 的 半 導 體 材
料 , 也 有 利 於 CO 2 還 原 反 應 的 進 行 。
Redox Potential
e -
h +
圖 14
半 導 體 (TiO 2 ) 與 氧 化 還 原 反 應 之 能 階 位 勢 圖 (at pH=7)
值 得 注 意 的 是 , 由 氧 氣 得 到 電 子 的 反 應 位 勢 能 階 , 可 發 現 具 活 性 的 氧 分 子 自 由 基 容
易 形 成 , 進 而 氧 化 目 標 有 機 產 物 使 其 分 解 , 導 致 產 率 降 低 , 所 以 在 實 驗 中 溶 氧 量 必 須 嚴
格 控 制 , 以 避 免 氧 分 子 自 由 基 的 形 成 去 抑 制 還 原 反 應 的 進 行 。
以 動 力 學 的 角 度 來 看 , 整 個 光 催 化 反 應 可 以 由 以 下 的 反 應 步 驟 來 表 示 :
Semiconductor
g − +
+ hν
⎯⎯→e
+ h
…………(8) 光 生 電 子 - 電 洞 對 產 生
e
−
+ A ⎯⎯→
k e
A
−
…………………………….(9) 還 原 產 物
+ kh
h + D ⎯⎯→ D
+
…………………………..(10) 氧 化 產 物
e
−
+ h
+
kr
⎯⎯→ Semiconductor ……………..(11)
電 子 - 電 洞 對 再 結 合
A
−
+ D
+
'
r
⎯⎯→
k A + D ………………………(12) 電 子 - 電 洞 對 間 接 再 結 合
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