Abstract

ZnO является, наряду с TiO2 основным фотокатализатором для широкого класса окислительно-восстановительных реакций, используемых для преобразования световой энергии в химическую и очистки окружающей среды. Показано, что создание в ZnO поверхностных собственных дефектов --- вакансий в анионной и катионной подрешетках (центры F-типа и V-типа) позволяет создать долгоживущие (до 103 s) центры фотокатализа и таким образом принципиально (в десятки раз) увеличить величину квантового выхода реакций. Медленные поверхностные состояния --- центры фотокатализа --- создаются диффузией электронов и дырок, генерируемых при межзонных переходах в объеме фотоактивированного образца. Однако эффективность переноса резко снижается из-за рекомбинации носителей заряда и потерь при преодолении поверхностного барьера Шоттки. В настоящей работе для снижения указанных потерь при переносе энергии на поверхность использованы нейтральные носители энергии --- экситоны. Высокая (60 meV) энергия связи экситона в ZnO позволяет ему без распада перемещаться при комнатной температуре. Потери энергии экситона на излучение в наших экспериментах эффективно снижены формированием поверхностной 2D-структуры. Полученные результаты подтверждают высокую эффективность экситонного канала образования поверхностных долгоживущих F- и V-центров фотокатализа в процессах фотоадсорбции и фотодесорбции кислорода, имитирующих полный цикл окислительно-восстановительной фотокаталитической реакции. Ключевые слова: ZnO, экситоны, кислород, фотоадсорбция, фотодесорбция, поверхностные долгоживущие центры, 2D-структура.
Original languageRussian
Pages (from-to)2158-2162
Number of pages6
JournalФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА
Volume61
Issue number11
Publication statusPublished - 2019

Cite this