利用Kelvin探针技术研究纳米材料的功函及其表面电荷行为-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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利用Kelvin探针技术研究纳米材料的功函及其表面电荷行为

项目名称：利用Kelvin探针技术研究纳米材料的功函及其表面电荷行为
项目类别：面上项目
批准号：20473033
申请代码：B0307
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2005-01-01-2007-12-31

项目负责人：王德军
负责人职称：教授
依托单位：吉林大学
批准年度：2004

中文摘要：

建立Kelvin探针测量系统，掌握该系统，能够熟练、准确地测量固体材料的功函。利用Kelvin探针系统对部分纳米功能材料如TiO2 、ZnO、CdS、CdSe等的功函和它们表面电势进行测量，比较体块材料和纳米材料功函的差异，研究掺杂对纳米粒子的功函和表面电势的影响；研究纳米材料的粒径与功函的关系；研究有机染料对这些纳米材料敏化后表面电势的变化。在紫外－可见－近红外光照下，使用Kelvin探针系统，得到动态表面光电压谱，研究光诱导纳米材料表面电势的变化，研究有机染料敏化后的半导体纳米材料的表面和界面光生电荷转移过程。结合具体的光催化反应，为光催化过程中光诱导电荷转移提供坚实的理论依据。

中文主题词：表面功函；表面光伏；电荷转移；纳米材料；光生电荷

英文摘要：

surface work function; surface

英文主题词： surface work function; surface

结论摘要：

在基金委资助下，为传统的Kelvin探针装备了氙灯、溴钨灯和各类激光光源,建立起一套完整的表面功函/表面光伏测量系统；完成了程序的连接；能够相对准确地测量导体与半导体材料的表面功函和光诱导下的功函改变，测量精度达到±0.01eV。并利用这套装置对一些功能材料进行了系统的研究，积累了丰富数据，创立相应的理论模型，形成有创新特点的测试方法.取得了一些重要研究成果1）研究了不同形貌的ZnO纳米材料，发现体块材料的功函比纳米尺度材料的功函高，表面功随样品粒径的增大而增大；比表面越小，表面功函值越大. 2）对商品P25、TiO2单晶和自制的TiO2纳米薄膜进行了系统研究，其中，TiO2单晶的功函测量值与文献值仅相差0.02 eV。这些研究为确定光生电荷转移方向提供了依据。3）在N3染料敏化的TiO2薄膜的研究中发现，薄膜表面电势较敏化前的有所升高，这表明表面负电荷减少.证明光生电子从染料分子注入TiO2，从而增加了表面正电荷的浓度.4）在聚吡咯包覆的TiO2纳米纤维研究中，发现包覆后TiO2的光伏类型发生反转，表明半导体纳米材料的表面修饰可以调控其光电特性及其表面导电类型。

成果综合统计