固液界面优秀课件
- 格式:ppt
- 大小:8.43 MB
- 文档页数:43
第五章固液界面要求:掌握Young 方程与接触角;了解粘附功与内聚能,YoungDupre 公式,接触角得测定方法,接触角得滞后现象,以及固体表面得润湿过程;理解固液界面得电性质,即扩散双电层理论,包括:GouyChapman 理论,DebyeHukel 对GouyChapman 公式得近似处理,Stern 对GouyChapman 与DebyeHukel 理论得发展;理解动电现象,平面双电层之间得相互作用,球状颗粒之间得相互作用;掌握新相形成,即成核理论,以及促进成核得方法。
§5、1 Young 方程与接触角1、固体表面得润湿固体被某种液体润湿或不能润湿,叫亲某种液体或疏(憎)某种液体,例如:亲水性(疏油性,疏气性);亲油性(亲气性,疏水性)。
根据水对固体表面得亲、疏性大小,水滴在固体表面,会出现如图51所示三种情况。
2、润湿性得度量——润湿接触角θ三相接触周边:液滴在固体表面,会存在固液气三相接触线,将液滴在固体表面铺展平衡时得固液气三相接触线叫三相平衡接触周边。
平衡接触角或接触角θ:三相平衡周边任意一点上得液气界面张力与液固界面张力之间得夹角,叫润湿接触角θ,如图52所示。
图52 润湿接触角示意图讨论:标出下列图中得润湿接触角。
亲水性固体表面中等亲水性固体表面疏水性固体表面图51 水在固体表面得润湿情况θ液气接触角θ可定量描述固体被液体润湿得大小,接触角越小,润湿性越好,接触角越大,润湿性越差。
一般分下面三种情况:(1)θ< 90o时:被润湿,润湿过程对外做功,有放热现象;(2)θ= 90o时:中等,无现象;(3)θ> 90o时: 不被润湿,外界对系统做功,有吸热现象。
3、Young方程如图52 所示,润湿周边任意一点上,当润湿达平衡时,其在水平方向上得受力合力应为零,则应有:(51)上述方程即为Young方程,它就是研究固液润湿作用得基础方程。
§5、2 粘附功与内聚能设有α,β两相,其相界面张力为,如图53所示,在外力作用下分离为ααββ图53 α,β两相得分离独立得α,β两相,表面张力分别为。
半导体电极的极化曲线半导体/电解液固液界面的双电层结构半导体/电解液固液界面的电容——无界面态1111C ++=串scH el C C C半导体/电解液固液界面的电容——有界面态1sssc H el C C 1C 1C 1C +++=串C el , C H >>C sc 2d 空间电荷层的电势分布0)(D N e x V -=半导体/电解液Mott–Schottky曲线半导体/电解液y曲线V RHE =V Ag/AgCl + 0.059pH + 0.1976Vh 3N常见半导体的相对导价带位置半导体电极中光生载流子的产生过程NATURE | VOL 414 | 15 NOVEMBER 2001,338‐344光电极的光电流电势关系单晶WO3光电极的光电流-电势关系没有漂移电流,只有扩散电流没有漂移电流只有扩散电流空穴传输受限(电子传输快,空穴传输慢)空穴传输受限(电子传输快空穴传输慢)光电化学水分解电池1972 Nature Solar water splitting cell A. Fujishima and K. Honda, TiO 2/H 2O/Pt 1998 Science Solar water splitting cell 124%1GaAs PV+GaInP 2/H 2O/Pt 12.4% 2002 Science Solar water splitting cell d d iO O/83%C doped TiO 2/H 2O/Pt 8.35% 2013 Science Solar water splitting cell 2014p g Si PVs ‐Ni /H 2O/PtScience Solar water splitting cell Single crystal n ‐GaAs/K Se ‐K Se /C 9%2221977Nature PEC Solar cellM l i l CdS N S S /P光电化学太阳电池Multi ‐crystal CdSe Na 2S+S /Pt 1980 Nature PEC Solar cellCdSe 1‐x Te x thin film/Na 2S+ S/Pt 8%l ll 1982 Nature PEC Solar cellEpitaxy GaAs 0.72P 0.28/Fc + Fc+ CAN/ 13%1983 Nature PEC Solar cellSingle crystal n ‐CuInSe /HI+I /C 9.5%g y 22染料敏化光电化学太阳电池1991 Nature DSSC半导体电极的光稳定性半导体光腐蚀电极电位常见半导体电极的光腐蚀电极电位。