2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫——光化學(xué)反應(yīng)機理研究及其在納米制備中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)）1.分子吸收光能后，電子從最高占據(jù)分子軌道（HOMO）躍遷到最低未占據(jù)分子軌道（LUMO）的過程屬于：(A)外重排(B)內(nèi)重排(C)光解離(D)能量轉(zhuǎn)移2.在光化學(xué)反應(yīng)中，利用分子內(nèi)或分子間的能量轉(zhuǎn)移，使激發(fā)態(tài)分子的能量傳遞給另一個分子，而自身回到基態(tài)的過程稱為：(A)光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移(B)光解離(C)能量轉(zhuǎn)移(D)光敏化3.量子產(chǎn)率（Φ）是衡量光化學(xué)反應(yīng)效率的指標，其定義為：(A)發(fā)生反應(yīng)的光子數(shù)/吸收光子數(shù)(B)生成產(chǎn)物的分子數(shù)/發(fā)生反應(yīng)的光子數(shù)(C)發(fā)生反應(yīng)的光子數(shù)/生成產(chǎn)物的分子數(shù)(D)激發(fā)態(tài)分子數(shù)/基態(tài)分子數(shù)4.下列哪種光譜技術(shù)常用于探測反應(yīng)過程中的激發(fā)態(tài)分子壽命？(A)紫外-可見吸收光譜(B)熒光光譜(C)磷光光譜(D)核磁共振波譜5.光催化水分解制氫過程中，涉及到的關(guān)鍵的電子轉(zhuǎn)移步驟通常包括：(A)光照激發(fā)催化劑(B)水分子氧化(C)產(chǎn)生氫氣(D)以上所有6.在光化學(xué)法制備納米粒子時，選擇合適的光源主要是為了滿足：(A)催化劑的光化學(xué)活性(B)粒子尺寸的精確控制(C)所需能級的激發(fā)需求(D)產(chǎn)率最大化7.與傳統(tǒng)熱化學(xué)合成方法相比，光化學(xué)法制備納米材料的主要優(yōu)勢之一是：(A)能源效率高(B)設(shè)備成本低(C)選擇性好(D)可實現(xiàn)原子級精確控制8.利用光刻技術(shù)在襯底上形成特定圖案，然后通過光照引發(fā)選擇性化學(xué)反應(yīng)或物理過程，從而制備納米結(jié)構(gòu)的方法屬于：(A)光沉積(B)光催化合成(C)光刻蝕(D)光誘導(dǎo)自組裝9.影響光催化反應(yīng)速率和選擇性的重要因素通常包括：(A)光照強度和波長(B)催化劑的性質(zhì)(C)反應(yīng)體系的pH值(D)以上所有10.對于半導(dǎo)體基體的光催化反應(yīng)，利用其能帶結(jié)構(gòu)（導(dǎo)帶和價帶）來解釋其參與氧化還原反應(yīng)的機理是基于：(A)光的波動性(B)光的粒子性(C)能帶理論(D)分子軌道理論二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.光化學(xué)反應(yīng)通?？梢苑譃開_____反應(yīng)和______反應(yīng)兩大類。2.研究光化學(xué)反應(yīng)機理常用的瞬態(tài)光譜技術(shù)包括______、______和______。3.光化學(xué)法制備量子點時，通過調(diào)節(jié)前驅(qū)體濃度和______，可以控制量子點的尺寸和相應(yīng)的熒光顏色。4.在光刻蝕過程中，選擇性的光敏化或光化學(xué)反應(yīng)使得______區(qū)域被去除，從而形成所需圖案。5.影響光化學(xué)沉積過程的關(guān)鍵參數(shù)除了光照條件外，還包括______、______和氣氛控制。6.光催化反應(yīng)通常需要滿足半導(dǎo)體材料的禁帶寬度______反應(yīng)所需激發(fā)能的條件。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移（PET）過程及其在光化學(xué)反應(yīng)中的意義。2.簡述紫外-可見吸收光譜在研究光化學(xué)反應(yīng)機理中的作用。3.簡述光刻蝕技術(shù)的基本原理及其在納米結(jié)構(gòu)制備中的應(yīng)用。4.簡述光化學(xué)法制備納米材料時，光源波長選擇的重要性。四、論述題（每題10分，共30分）1.結(jié)合具體實例，論述光化學(xué)方法在制備半導(dǎo)體納米催化材料方面的優(yōu)勢。2.分析影響光催化反應(yīng)效率的關(guān)鍵因素，并提出至少三種提高效率的策略。3.試述光化學(xué)沉積法制備金屬納米顆粒的基本原理，并討論至少三個影響其微觀結(jié)構(gòu)（尺寸、形貌）的關(guān)鍵控制因素。試卷答案一、選擇題1.(B)2.(C)3.(A)4.(D)5.(D)6.(C)7.(C)8.(C)9.(D)10.(C)二、填空題1.光化（學(xué)）；熱化（學(xué)）2.紫外-可見差分光譜；熒光光譜；磷光光譜3.晶體生長速率4.非選擇性5.前驅(qū)體濃度；溫度6.大于三、簡答題1.解析思路：首先定義PET，即激發(fā)態(tài)分子通過電子轉(zhuǎn)移過程將能量傳遞給受體分子，自身回到基態(tài)。然后說明其意義，主要是阻止激發(fā)態(tài)分子的光降解或無效能量耗散，使其能夠參與后續(xù)的反應(yīng)，如光氧化、光還原或光化學(xué)合成。2.解析思路：說明紫外-可見吸收光譜可以測定物質(zhì)對特定波長光的吸收情況。在光化學(xué)中，通過監(jiān)測反應(yīng)前后吸收峰的位置、強度變化，可以判斷反應(yīng)物、中間體、產(chǎn)物的存在，推斷電子轉(zhuǎn)移過程、結(jié)構(gòu)變化等。結(jié)合吸收系數(shù)和入射光強度，還可以用于定量分析反應(yīng)進程或計算量子產(chǎn)率。3.解析思路：闡述光刻蝕的基本原理，即利用特定波長的光照在光敏化區(qū)域引發(fā)選擇性化學(xué)反應(yīng)（如氧化、溶解）或物理過程（如等離子體刻蝕），使得光照區(qū)域（通常是未敏化或敏化后惰性區(qū)域）被保留下來，而曝光區(qū)域被去除。應(yīng)用上，通過控制光照圖案，可以在基底上精確制備納米級別的圖形結(jié)構(gòu)。4.解析思路：說明不同波長的光對應(yīng)不同的能量（E=hν）。納米材料的尺寸、能帶結(jié)構(gòu)等與其光學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)。因此，選擇合適波長的光源可以精確激發(fā)特定材料（如半導(dǎo)體納米顆粒）的電子躍遷或催化活性位點，從而實現(xiàn)對材料尺寸、晶型、表面狀態(tài)等的可控合成，進而調(diào)控其性能。四、論述題1.解析思路：從選擇性、溫和性、可控性、原子級精確性等方面論述優(yōu)勢。例如，光源可以選擇性激發(fā)特定催化劑或反應(yīng)物，避免副反應(yīng)；反應(yīng)通常在室溫或低溫下進行，環(huán)境友好且能耗低；可以通過調(diào)節(jié)光照參數(shù)（波長、強度、時間）精確控制產(chǎn)物的尺寸、形貌和組成；對于量子點等材料，合成過程接近原子級控制。結(jié)合實例（如利用特定波長光合成尺寸均一的CdSe量子點）可增強說服力。2.解析思路：首先列出關(guān)鍵影響因素，如光源（強度、波長匹配）、催化劑（活性、選擇性、穩(wěn)定性）、反應(yīng)物濃度、溫度、pH、氣氛、光催化劑載體和助劑等。然后針對每個因素，提出具體的提高策略。例如，針對光源，可使用高效光源、優(yōu)化波長；針對催化劑，可篩選更優(yōu)材料、進行表面改性；針對反應(yīng)條件，可優(yōu)化濃度、溫度、pH，使用保護劑防止團聚；針對傳質(zhì)，可優(yōu)化反應(yīng)器設(shè)計等。3.解析思路：首先闡述基本原理，即利用紫外或可見光源照射含有金屬離子的前驅(qū)體溶液（通常還包含還原劑、穩(wěn)定劑等），在光照作用下，金屬離子被還原并沉積形成納米顆粒。核心是光照引發(fā)的還原反應(yīng)。然后討論影響