半導體光催化技術治理環(huán)境污染物是從上世紀80 年代逐漸發(fā)展起來的一種高級氧化技術，在常溫和常壓下，只利用催化劑、光和空氣就能將污染物破壞并終礦化為無毒的二氧化碳、水和無機離子等，有望緩解日益嚴峻的環(huán)境污染問題。 光催化的實質是光電子催化，光生載流作為反應物參與反應，就光催化反應動力學和機理研究而言，光電化學測試技術是一種非常重要和有效的手段。半導體材料光電催化反應在具有不同類型（電子和離子）電導的兩個導電體的界面上進行的一種催化過程，同時具有光催化和電催化的特性。當用能量等于或高于半導體吸收閾值的光照射塊狀半導體時，半導體的價帶電子可被激發(fā)產生躍遷，同時在價帶產生相應的空穴，從而在半導體內部產生電子-空穴對。 光生電子-空穴對在空間電荷層電場的作用下，空穴遷移到半導體粒子表面與溶液中的電子供體發(fā)生氧化反應，而電子與電子受體發(fā)生還原反應, 或者向電極基底運動并通過外電路到達對電極參與還原反應。光激發(fā)產生的電子和空穴至少經歷以下途徑：載流子的擴散、俘獲、復合和界面電荷轉移. 其中復合和界面電荷轉移是兩個相互競爭的過程，界面電荷轉移終實現(xiàn)光能的利用。

采納行業(yè)大能們的實驗經驗，歸納總結并反復驗證后自主研發(fā)生產了光電催化測試分析系統(tǒng)，可配合進口或國產電化學工作站進行測試。光電催化系統(tǒng)可實現(xiàn)波長的連續(xù)可調，應用材料表征、電測試、電化學分析、光催化及IPCE測試等多領域中。

• 背景技術及優(yōu)勢
      表面光電壓是固體表面的光生伏*應，是光致電子躍遷的結果。
      1876年，W.GAdam就發(fā)現(xiàn)了這一光致電子躍遷現(xiàn)象;
      1948年才將這一光生伏*應作為光譜檢測技術應用于半導體材料的特征參數(shù)和表面特性研究上，這種光譜技術稱為表面電壓技術（Surface Photovoltaic Technique，簡稱SPV）或表面光電壓譜（Surface Photovoltaic Spectroscopy，簡稱SPS）。表面光電壓技術是一種研究 半導體特征參數(shù)的佳途徑，這種方法是通過對材料光致表面電壓的改變進行分析來獲得相關信息的。
      1970年，表面光伏研究獲得重大突破，美國麻省理工學院Gates教授的研究小組在用低于禁帶寬度能量的光照射CdS表面時，歷史性的一次獲得入射光波長與表面光電壓的譜圖，以此來確定表面態(tài)的能級，從而形成了表面光電壓這一新的研究測試手段。
      SPV技術是靈敏的固體表面性質研究的方法之一，其特點是操作簡單、再現(xiàn)性好、不污染樣品，不破壞樣品形貌，因而被廣泛應用于解析光電材料光生電荷行為的研究中。
      SPV技術所檢測的信息主要是樣品表層（一般為幾十納米）的性質，因此不受基底或本體的影響，這對光敏表面的性質及界面電子轉移過程的研究顯然很重要。由于表面電壓技術的原理是基于檢測由入射光誘導的表面電荷的變化，其檢測靈敏度很高，而借助場誘導表面光電壓譜技術可以用來測定半導體的導電類型（特別是有機半導體的導電類型）、半導體表面參數(shù)，研究納米晶體材料的光電特性，了解半導體光激發(fā)電荷分離和電荷轉移過程，實現(xiàn)半導體的譜帶解釋，并為研究符合體系的光敏過程和光致界面電荷轉移過程提供可行性方法。
      由于SPV技術的諸多優(yōu)點，SPV技術QE-PEC光電催化量子效率測試系統(tǒng)得到了廣泛的應用，尤其是今年來隨著激光光源的應用、微弱信號檢測水平的提高和計算機技術的進展，SPV技術應用的范圍得到了很大的擴展。
  
  QE-PEC光電催化量子效率測試系統(tǒng)主要應用：
  半導體材料的光生電壓性能的測試分析、可開展光催化等方面的機理研究，應用于太陽能電池、光解水制氫等方面的研究，可用于研究光生電荷的性質，如：光生電荷擴散方向；解析光生電荷屬性等。主要代表材料有TiO₂、ZnO、CdS、GaAs、CdTe、CdSe等。
  
  表面光電壓譜的技術參數(shù)
  1)光電壓譜測量：小電壓>10nV；功能材料的光電性質，可開展光催化等方面的機理研究；
  2)光電流譜測量：小電流>10 pA；研究功能材料光電流性質，可應用于太陽能電池、光解水制氫等方面的研究；
  3)光伏相位譜分析：相檢測范圍：-180°至+180°；可用于研究光生電荷的性質，如：光生電荷擴散方向；解析光生電荷屬性等；
  4)表面光電壓、光電流、相位譜分析的光譜波長范圍：200-1600nm，可以全光譜連續(xù)掃描，光譜分辨率0.1nm，波長準確度±0.1nm；
  5)可以實現(xiàn)任意定波長下，不同強度光照下的表面光電壓、光電流、相位譜分析，實現(xiàn)光譜分析的多元化；
  6)光路設計一體化、所有光路均在暗室中或封閉光路中進行，無外界雜光干擾；
  7)光源配置：氙燈光源（200/300-1100nm）；鹵素燈光源（400-1600nm）；氘燈光源（190-400nm）；
  8)氙燈光源500W，點光源（2-6mm），可以實現(xiàn)變焦，實現(xiàn)軟件反控調節(jié)光的輸入功率，可以實現(xiàn)250W-500W連續(xù)可調，USB接口控制，完成5）的測試分析；
  9)單色儀：出入口可平行或垂直，焦距300mm，相對孔徑：F/4.8，光學結構：非對稱水平Czerny-Tuner光路，光柵面積55*55mm，小步距0.0023nm，光譜范圍200-1600nm；
  10)配置全自動6檔濾光片輪，消除各種雜散光尤其>600nm,標配濾光片3片，范圍185-1600nm；
  11)鎖相放大器（斯坦福）：
                           a.mHz-102.4kHz頻率范圍；
                           b.大于100dB動態(tài)存儲；
                           c.5ppm/oC的穩(wěn)定性；
                           d.0.01度相位分辨率；
                           e.時間常數(shù)10us-30ks；
                           f.同步參考源信號；
                           g.GPIB及RS232接口；
                           h.9轉25串口線；
                           i.USB轉232串口線
  12)斬波器（斯坦福）:
                          a.具有電壓控制輸入，四位數(shù)字頻率顯示，十段頻率控制，和兩種可選工作模式的參考輸出；
                          b.4Hz—3.7kHz斬波頻率；
                          c.單光束和雙光束調制；
                          d.低相位抖動頻和差頻參考信號輸出；
                          e.USB轉232串口線；
  13)控制軟件，數(shù)據記載，數(shù)據保存，應用于表面光電壓譜的數(shù)據反饋，可以反控單色儀、鎖相放大器（SR810、SR830、7265、7225）、斬波器、光源，根據需求自行修改參數(shù)，可根據需求進行源數(shù)據導出；
  14)主要配件：           a.光學導軌及滑塊；
                          b.封閉的光學光路系統(tǒng)；
                          c.標準的光學暗室；
                          d.光電壓及光電流池；
                          e.外電場調系統(tǒng)；
                          f.電流-電壓轉換器；
                          g.計算機（選配）；
                          h.光學平臺（選配）。



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