马库斯理论的研究

《马库斯理论的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、目录1.对马库斯理论的认识研究31.1马库斯理论31.1.1基本内涵31.1.2应用背景31.2论文研究的目的及意义32.主要内容42.1涉及的概念42.1.1电子转移的基本理论42.1.2Franck-Condon原理42.2马库斯理论与电子转移理论间的关系43.结论与展望6摘要提高太阳能电池的光电转换效率一直是科研工作者们致力追求的，本文通过对Marcus理论与屯荷转移的理解认识，结合Franck-Condon原理，学习在经典模型中电了是如何转移，并受什么因素影响，从而在夯实的理论基础上寻找最有效的

2、电子转移途径，最佳的量子点光伏材料，为绿色能源的应用增添一笔力量。本文主要按以下内容进行展开：(-)：介绍了马库斯理论的基木内涵，了解马库斯构造的电子转移主要与什么相关，并就它针对的方向找到适用的研究背景，帮助自己更好的理解马库斯理论所能解决的问题。(―)：通过介绍电子转移的基本理论，Franck-Condon原理，为理解马库斯理论与电荷转移提供理论基础。对外围电子的研究，从活化复合物出发，经过过渡态，得到反应速度常数表达式，对主要参量如自由能，活化能，垂组能进行介绍，结合具体图像分析反转区的出现的原因

3、，并解释马库斯理论的适用条件。(三)：对电荷转移与光诱导电了转移的重要性予以总结。关键词：Marcus理论电子转移速度Franck-Condon原理重组能反转区1•对马库斯理论的认识研究1.1马库斯理论1.1.1基本内涵美国加州理工学院教授马库斯(RudolphMarcus)主要从事电子转移理论研究，他提出的电了转移模型认为：电了转移反应速度取决于电了给体与受体间的距离、反应自由能的变化以及反应物与周围溶剂重组能的大小。马库斯理论可以计算一个电子在两个相近能量的状态间跃迁时的能量变化、电子转移反应速度与

4、反应物分子结构及周围环境的关系。运用这一•理论，可以阐述并预测在无机体系、有机体系及生物体系中发生的电子转移反应。⑴1.1.2应用背景在物理理论方面，关于荧光量了点如硒化镉(CdSe)、硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)的研究已经进行了大量的工作，获得了丰富的实验数据，包括大量的冇关荧光闪烁现象的研究。在这一理论中，光诱导使电子从表面态转移到光激发产生的价带的空穴，从而发生了量子点荧光的“关闭”。对于荧光量子点和纳米棒在太阳能转化方面的潜在应用，电子转移反应理论冇助于理解影响荧光现象的某些因索。1・2论

5、文研究的目的及意义随着能源危机与环境的不断恶化，太阳能作为一种可再生，绿色的能源一直受到众多领域广泛的关注。其中在物理研究领域中，通过提高半导体量子点的光电转换效率，即提高电荷在不同能级间的转移速率，使受光激发的电子能足够缓慢的从高能态回到低能态，保持开路电压和一定数量的电荷载流子，从而实现这一清洁能源高效永久的利用。ifUMarcus理论即可为光诱导电子转移反应提供最有价值的理论基础。所以木篇论文通过研究对该思路过程中涉及到的马库斯理论与电荷转移的分析，了解电子如何转移，受什么I大I素影响，从而在光诱

6、导半导体方面提高光电转化效率，降低太阳能电池的成本。2.主要内容2.1涉及的概念2.1.1电子转移的基本理论根据电子给体与受休间的成键与否，电子转移可分为：分子内的电子转移和分了间的电了转移。其中分了间的电了转移，发生在给休分了与受体分了Z问，通常可表示为：D—L+厶‘一4t[D_厶…〃一4]t[D+—L…厶‘一4一]tD+—厶+厶‘一力一另外，根据发生电了转移的体系所处的状态，又可将其分为:基态电了转移和激发态电了转移。如果这种激发是由于光照引起的，则称Z为光诱导电子转移，激发态的电子转移比基态的电子

7、转移更易发生。2.1.2Franck-Condon原理曲于屯子和原于核质量的显著差别，电子的运动速度比原子核快得多，以至电了在跃迁过程中原了核间距离基木保持不变•这表示在两个不同电了态的势能曲线Z间，耍用垂线来表示电子跃迁过程•这个原理就称为Franck-Condon原理，它成功地解释了零谱带系的强度分布。2.2马库斯理论与电子转移理论间的关系电子转移过程可发生于众多的体系例如在溶液屮或在胶体屮的有机化合物分子;在不同界面如金属/液体界面、半导体/液体以及液体/液体界面的电子转移过程，还有生命体系如绿色

8、植物的光合作用以及蛋白质的氧化还原反应过程等。电子转移反应可以分为两类，一类为外围电子转移，另一类为内域电子转移。在溶液中，反应物分子电子给体(D)和电子受体(A)相遇，外围电子直接发生电子转移，不涉及到化学键的断裂和生成，这是D和A发生电子转移反应能量上最有利的途径，马库斯理论处理的即是这类外围电子转移反应。如以休系能量与反应坐标作图(图1).则反应由反应物状态曲线R向产物状态曲线P进行时，D与A通过碰撞形成的前体络合物D

9、A市位置A越过