Elektrophoretische Untersuchungen an in Toluol dispergierten Photohalbleiter‐Teilchen

Abstract

AbstractMit Hilfe der mikroelektrophoretischen Meßmethode wurden Zetapotential‐Änderungen von in einer organischen Flüssigkeit dispergierten Photohalbleiter‐Teilchen bei Einstrahlung im Eigenabsorptionsbereich gemessen.Die Teilchen konnten mit einem Stabilisator durch spezifische Ionenadsorption an der Oberfläche positiv oder negativ aufgeladen werden, wodurch zwischen der Oberfläche und dem Dispersionsmittel ein elektrisches Raumladungsfeld entsteht. Die Zetapotential‐Änderung bei Belichtung kann auf photokatalytische Reaktionen an der Halbleiteroberfläche zurückgeführt werden. Im Falle von n‐Typ‐Halbleitern wie TiO2, ZnO und CdS reagiert ein durch Licht erzeugtes Defektelektron mit einem an der Oberfläche adsorbierten Stoff geeigneten Um‐ladungsniveaus, z. B. im Falle von CdS mit Isopropylalkohol, im Falle von TiO2 und ZnO mit einem Kohlenwasserstoff (z. B. Toluol), wobei das entstehende Kation bei vorheriger positiver Aufladung des Partikels in das Dispersionsmittel desorbiert und damit eine Verringerung der Aufladung oder sogar eine Ladungsumkehr des Partikels bewirkt.Die Ladungsumkehr ist dann besonders groß, wenn ein Elektronenakzeptor wie Sauerstoff zugegen ist, der schon im Dunkeln mit den verfügbaren freien Elektronen der Halbleiterteilchen reagiert. Dann entsteht im Halbleiterinnern eine elektrische Raumladungsrandschicht. so daß bei Belichtung eine hohe Konzentration von Defektelektronen an der Halbleiteroberfläche zur Verfügung steht. wodurch die oben skizzierte photokatalytische Reaktion in besonders starkem Maße abläuft.Der diskutierte Mechanismus wird mit aus der Literatur bekannten photokatalytischen Reaktionen verglichen. Mit der hier verwandten Meßmethodik können Ladungsübertragungsreaktionen bei heterogenen katalytischen Reaktionen empfindlich nachgewiesen werden.