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重金求助:半导体导带底和PH的关系?

在文章(“The absolute energy positions of conduction and valence bands ofselected semiconducting minerals”)中看到下图:从上图可看出导带位置随PH增加而变得更负(vs NHE), 也就是还原H+能力应该有所增强。可是在另外一篇CdS产氢文章(Photocatalytic Hydrogen Production from Solutions of??Sulfite Using Platinized Cadmium Sulfide Powder)中看到如下说明:好像两者有矛盾啊,请了解的同学指点一下,十分感谢, 显示全部
7人参与回答
,给排水工程师 2019-01-15回答
不错,当半导体与第二相(这里是水溶液)接触时,价带和导带能级要发生弯曲,弯曲的方向取决与半导体是N/P型,弯曲的程度一般都很小。但从你给的图1来看,半导体能级随pH的变化是很大的,以前没有见到过能级弯曲程度 ... 你好。我在文献中看到,一般金属氧化物的平带电势(flat band potential)随PH呈现Nernst变化趋势,即-59mv/PH. 而水溶液的氧化还原势随PH也是nesnst变化趋势。这样是不是说明金属氧化物相对水溶液的氧化还原能力不随PH变化?另外,请问您有没有听说过硫化物的平带电势随PH的变化要小于59mv/PH?
,销售 2019-01-15回答
不错,当半导体与第二相(这里是水溶液)接触时,价带和导带能级要发生弯曲,弯曲的方向取决与半导体是N/P型,弯曲的程度一般都很小。但从你给的图1来看,半导体能级随pH的变化是很大的,以前没有见到过能级弯曲程度如此之大的。如果这个图是实测的话,那你的理解是正确的。
,设备工程师 2019-01-15回答
从图1来看,半导体能级与H+的电位都随pH同步线性变化,其结果好像是氧化物的氧化还原能力不随PH变化,但我觉得实际情况要复杂得多,比如,很多金属氧化物在碱性溶液中就变得不稳定,氧化膜的结构开始变化,其电子结构也会改变,这时再用现在的半导体能带模型理解可能就不适合了。你提到的硫化物半导体的平带电位,我没有看到过类似的文献。
,设备工程师 2019-01-15回答
不知道我理解的对不对,独立的半导体的导带是其本身的性质。然而当半导体与溶液接触时,形成半导体-溶液界面。pH值的不同或许会导致半导体表面H+吸附的情况不同,于是跨越半导体-溶液界面的电势差发生变化,所以半导体表面附近的能带弯曲变化也不同。其实我也有一个问题:就是半导体发生能带弯曲时,到底半导体体相内部的能级不变,表面附近的能带发生弯曲呢?还是半导体表面能带不变,体相内部的能级相对于表面处发生了弯曲?
,工艺专业主任 2019-01-15回答
你这种善于思考分析问题的方式值得嘉奖。你的质疑是正确的,半导体导带能级不会随pH升高而变化,变化的H+的还原电位随pH增加而变得更负。要想半导体导带上的电子转移到H+能级上,H+的能级必须低于导带能级,根据你 ... 您好。谢谢你的回复。根据图一在文章中给的说明,我觉得应该理解为半导体导带位置变化:FIGURE 1. pH dependence of the conduction band edge and valenceband edge of pyrite in an aqueous electrolyte solution described by(a), a pH-Eh diagram,不过你的提示,让我觉得会不会是半导体导带和H+的位置都在变得更负,只是H+变得更多,导致它们之间的差距在PH提高之后变小。您觉得是否是这样的,
,设备维修 2019-01-15回答
不知道我理解的对不对,独立的半导体的导带是其本身的性质。然而当半导体与溶液接触时,形成半导体-溶液界面。pH值的不同或许会导致半导体表面H+吸附的情况不同,于是跨越半导体-溶液界面的电势差发生变化,所以半导 ... 半导体与溶液发生接触时,由于半导体和溶液的费米能级不同,两者之间会发生电子转移形成费米能级的相互匹配。匹配过程中半导体的价带和导带就会发生弯曲了,也就是我们通常看到的那样。电子的转移量不会很大,因此只是半导体与溶液接触面的能带发生了弯曲,半导体内部的能带位置不发生变化
,设备工程师 2019-01-15回答
你这种善于思考分析问题的方式值得嘉奖。你的质疑是正确的,半导体导带能级不会随pH升高而变化,变化的H+的还原电位随pH增加而变得更负。要想半导体导带上的电子转移到H+能级上,H+的能级必须低于导带能级,根据你给的E-pH图可以看出,原来在酸性和中性条件下H+能还原的反应,不一定就能在碱性区域发生。因为,半导体导带能级位置还是原来的位置,可碱性下H+的电位能级位置却向上移动,有可能接近甚至向上超过导带能级,这时发生从导带向H+能级转移电子几率降低,甚至不转移了。因此,CdS文献中观察的结果是对的,可那个作者误认为pH改变了半导体的导带位置。
 
 
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