Fluorescence, photochemistry and size quantization effects of colloidal semiconductor particles

Hahn-Meitner-Institut Berlin, Bereich Strahlenchemie, 1000 Berlin 39, Fed. Rep. Germany.

Abstract

The electrons and positive holes, which are generated upon the absorption of light in colloidal semiconductor particles, can initiate redox reactions. Fluorescence light often is emitted upon the recombination of the charge carriers. Typical examples are described, which illustrate that unusual effects are encountered in the kinetics of microheterogeneous reactions. They include the photo-dissolution of CdS, two-electron and two-hole transfer reactions on ZnS, and reactions of positive holes in TiO₂.

Very small particles experience a transition from semiconductor properties to molecular properties (Q-particles). The optical and photocatalytic properties change in this transition range.

Résumé

Les électrons et trous positifs, formés par absorption de lumière dans des particules colloïdales semiconductrices, peuvent initier des réactions redox. La recombinaison des porteurs de charges entraîne souvent une émission de fluorescence. On décrit des exemples typiques, qui illustrent les effets inusuels rencontrés en cinétique des réactions microhétérogènes : ils incluent la photodissolution de CdS, les réactions de transfert à deux électrons et deux trous de ZnS, et les réactions de trous positifs dans TiO₂.

Les très petites particules (particules Q) subissent une transition des propriétés semiconductrices aux propriétés molculaires. Les propriétés optiques et photocatalytiques changent dans ce domaine de transition.