分子模拟方法在光催化反应电荷转移研究中的应用

来源 :第十四届全国太阳能光化学与光催化学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:poloya
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  1972 年,Fujishima和Honda[1]在n型半导体TiO2电极上发现了水的光电催化分解作用,自此,开启了研究光催化反应的新纪元.光催化反应的本质是指在受光的激发后,催化剂表面产生的电子空穴对分别与氧化性物质和还原性物质相互作用的电化学过程.在光解水制氢的PEC系统中,光催化反应过程更是一个多相复杂的过程,它涉及到光激发电子-空穴对的产生、电子空穴的复合、电子的捕获、载流子的扩散及漂移、界面上载流子的转移等过程.电荷转移过程是进行能量储存、输运和转换的过程,因此,电荷转移特性对光催化反应的进行有重要的影响.而随着20 世纪量子力学以及计算机软件与应用的发展,为人们从微观水平上对光催化反应过程的研究计算提供了可靠地保证,许多学者将定性分子模拟(如分子动力学、密度泛函理论)用于光催化反应过程中电荷转移特性的研究.Jia Chen[2]运用第一原理密度泛函理论通过对TiO2/水界面上伴有电子迁移的质子转移机制(PCET)的研究分析了析氧反应过程中较大的过电势;Walter R.Duncan [3] 运用经典量子论方法将时变密度泛函理论(ab initio)与孔恩-沈吕九方程基础上的surface-hopping理论结合起来,研究了DSSC中茜草色素/I2-/TiO2界面的电子动力学过程.Talgat M.Inerbaev [4] 建立了用于研究二氧化钛纳米棒/催化基团界面上电荷转移动力学的ab initio计算模型.Run Long,Oleg V.Prezhdo [5] 将no adiabaticmolecular dynamics(NAMD)与含时密度泛函理论(TDDFT)相结合研究了QD-TiO2界面上的光生电荷转移过程.本文对分子模拟方法即分子动力学(MD)以及密度泛函理论(DFT)用于研究光催化反应过程中电荷转移特性进行了综述,对现今已经成功运用的方法进行了介绍,以此希望学者对光催化反应过程中电荷转移特性有更进一步的理解,对光催化效率的提高做出贡献.
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