Фотокаталитическая реакция NO+CO→(CO2)ads+1/2N2, активируемая на  ZnO/ZnO(1-x)/O- при возбуждении экситонного резонанса

Илья Владимирович Блашков; Виктор Владимирович Титов

Илья Владимирович Блашков СПбГУ, физический факультет http://orcid.org/0000-0003-1859-6052
Виктор Владимирович Титов СПбГУ, физический факультет http://orcid.org/0000-0002-3000-8471

Ключевые слова: фотокатализ, ZnO, экситон, окислительно-восстановительная реакция, 2-D структура ZnO/ZnO_(1-x)/O^-, долгоживущие активные центры, очистка воздуха

Аннотация

Впервые использован экситонный канал фотоактивации для проведения экологически важной фотокаталитической реакции NO+CO→(CO2)ads+1/2N2 (1) на ZnO. При доставке энергии возбуждения к поверхности электрически нейтральным экситоном отсутствуют потери на рекомбинацию и на преодоление поверхностного потенциального барьера, которые являются основными при переносе фото-генерированных e^-/h⁺ пар. Для подавления излучательного распада экситона на поверхности ZnO создана квантово-размерная 2D структура ZnO/ZnO(1-x)/O-, в которой экситон распадается безызлучательно на пару долгоживущих локальных состояний электрона и дырки, на которых и проходят реакционные акты.

Для окислительно-восстановительной реакции (1) полученные величины квантового выхода Y (количество актов на поглощенный квант) и эффективности E (количество актов на падающий квант) при экситонном возбуждении на λ = 382 нм в 5-7 раз больше, чем при возбуждении в области межзонного поглощения на λ = 365 нм.

Методами масс-спектрометрии (МС) и термодесорбционной спектроскопии (ТДС) исследованы начальные, промежуточные и конечные продукты реакции (1) в газовой и адсорбированной фазах, особенности влияния друг на друга молекул исходных газов и при взаимодействии их смеси с ZnO в темноте и при облучении на λ = 382 нм.