电子结构

超微粒子是以介于单原子与单晶体相的中间尺度而存在的,其电子结构既不同于单晶也不同于单原子。日本科学家久保亮伍曾根据箱中粒子和能级公式提出了超微粒子的能带劈裂模型,现在看来并不精确。可从以下几个方面去看超微粒子特殊的电子结构。

  1. 金属超微粒子电子排布具有自己的特性 Baetzold 曾研究过金粒子的电子排布情况,其结果为: Au2 — s1.04p0.03d9.93 ; Au13 — s0.90p0.11d9.99;Au44—s0.90p0.29d9.81。随着原子数的增加 p 成分增加,表 现出明显的 spd 杂化。这意味着表面电子云方向性更强。

  2. 能级结构变化 这里最值得注意的就是前线轨道的能级变化。

Baetzold 在计算不同原子数组成的 Au、Ag、Ru、Pd 粒子时发现原子数越少,HOMO 能级越高。这意味着粒子越少越容易与电子受体吸附质相互作用。

  1. 半导体粒子能带形状的变化 已知半导体与溶液接触时由于空间电荷层的形成会产生表面能带弯曲,一般带弯厚度为 10—200nm,而超微粒子粒径小于带弯厚度,这种带弯特性就显得不那么重要了,它接近于平带。这导致了半导体粒子作光催化剂时光生电子空穴对的分离、传

递具有一系列特殊的性质。