2025年大學(xué)《應(yīng)用化學(xué)》專業(yè)題庫——應(yīng)用化學(xué)在負(fù)載納米材料中的光電效應(yīng)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。）1.下列哪種材料通常被認(rèn)為是納米材料？（）A.金剛石B.鉆石C.量子點(diǎn)D.鋁合金2.外光電效應(yīng)是指（）。A.光子被物質(zhì)吸收后，物質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生電荷載流子B.物質(zhì)在光照下產(chǎn)生表面電荷C.光子被物質(zhì)吸收后，導(dǎo)致物質(zhì)發(fā)射電子D.物質(zhì)在光照下產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)3.下列哪種方法不屬于常見的納米材料制備方法？（）A.化學(xué)氣相沉積B.溶膠-凝膠法C.等離子體刻蝕D.拉曼光譜法4.負(fù)載納米材料的目的是什么？（）A.增加納米材料的重量B.提高納米材料的穩(wěn)定性和光催化活性C.減小納米材料的尺寸D.改變納米材料的顏色5.量子點(diǎn)的主要特性是什么？（）A.具有較大的比表面積B.具有尺寸依賴的光學(xué)性質(zhì)C.具有較高的導(dǎo)電性D.具有較強(qiáng)的磁性6.光催化降解有機(jī)污染物的基本原理是（）。A.光照激發(fā)半導(dǎo)體產(chǎn)生空穴和電子，進(jìn)而引發(fā)氧化還原反應(yīng)B.有機(jī)污染物在光照下自行分解C.半導(dǎo)體吸附有機(jī)污染物后發(fā)生分解D.氧化劑與有機(jī)污染物發(fā)生反應(yīng)7.太陽能電池的核心部件是（）。A.電解質(zhì)B.電極C.轉(zhuǎn)換效率D.太陽能電池板8.下列哪種材料不屬于常見的光催化劑？（）A.TiO2B.ZnOC.C60D.Ag9.提高量子效率的主要方法是什么？（）A.增加納米材料的尺寸B.降低材料的帶隙寬度C.減少非輻射復(fù)合中心D.提高材料的導(dǎo)電性10.應(yīng)用化學(xué)在負(fù)載納米材料的光電效應(yīng)研究中主要發(fā)揮什么作用？（）A.提供理論指導(dǎo)B.設(shè)計(jì)和合成新型材料C.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)表征D.分析市場(chǎng)前景二、填空題（每空1分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上。）1.納米材料是指三維尺寸中至少有一維在______nm范圍內(nèi)的材料。2.光電效應(yīng)可以分為外光電效應(yīng)、______和內(nèi)光電效應(yīng)三種類型。3.負(fù)載納米材料可以提高其______和______。4.量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)與其______有關(guān)。5.光催化反應(yīng)通常需要在______條件下進(jìn)行。6.太陽能電池的工作原理是利用半導(dǎo)體材料的______效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。7.量子效率是指發(fā)光物質(zhì)吸收的光子數(shù)與______的比率。8.常見的納米材料表征方法包括______、透射電子顯微鏡（TEM）、X射線衍射（XRD）等。9.應(yīng)用化學(xué)在負(fù)載納米材料的光電效應(yīng)研究中可以合成具有特定______和______的材料。10.負(fù)載納米材料的光電效應(yīng)在______、______等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。三、簡答題（每題5分，共20分。）1.簡述外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)的區(qū)別。2.簡述負(fù)載納米材料的方法及其優(yōu)缺點(diǎn)。3.簡述光催化降解有機(jī)污染物的機(jī)理。4.簡述太陽能電池的工作原理及其主要組成部分。四、計(jì)算題（10分。）已知某量子點(diǎn)的吸收光譜范圍為400-600nm，其中在500nm處的光吸收系數(shù)為1.0×10^5cm^-1。假設(shè)該量子點(diǎn)在500nm處的量子效率為70%，試計(jì)算在500nm處每吸收一個(gè)光子，有多少個(gè)光子被轉(zhuǎn)化為光子能量。五、論述題（30分。）論述負(fù)載納米材料在提高光電效應(yīng)方面的作用，并舉例說明其在光催化降解有機(jī)污染物或太陽能電池等領(lǐng)域的應(yīng)用。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.D4.B5.B6.A7.B8.D9.C10.B二、填空題1.1-1002.光致電離3.穩(wěn)定性，光催化活性4.尺寸5.化學(xué)反應(yīng)6.光電7.發(fā)出光子數(shù)8.紫外-可見分光光度法9.光學(xué)性質(zhì)，催化性能10.環(huán)境保護(hù)，能源轉(zhuǎn)化三、簡答題1.外光電效應(yīng)是指光子被物質(zhì)吸收后，物質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生電荷載流子，這些載流子在電場(chǎng)作用下被發(fā)射出物質(zhì)表面。內(nèi)光電效應(yīng)是指光子被物質(zhì)吸收后，物質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生電荷載流子，但載流子沒有離開物質(zhì)表面，而是在物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生光致發(fā)光或產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)。2.負(fù)載納米材料的方法包括表面修飾、核殼結(jié)構(gòu)、共混等。表面修飾是將官能團(tuán)接枝到納米材料表面，可以改變其表面性質(zhì)。核殼結(jié)構(gòu)是在納米材料核上包覆一層殼層，可以提高其穩(wěn)定性和性能。共混是將納米材料與基底材料混合，可以改善其力學(xué)性能和光電性能。這些方法的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)需要定制材料的性質(zhì)，缺點(diǎn)是可能引入缺陷或改變材料的原有性質(zhì)。3.光催化降解有機(jī)污染物的機(jī)理是：半導(dǎo)體在光照下產(chǎn)生空穴和電子，空穴和電子會(huì)與吸附在表面的水或氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成具有強(qiáng)氧化性的自由基，自由基可以氧化分解有機(jī)污染物。4.太陽能電池的工作原理是利用半導(dǎo)體材料的PN結(jié)在光照下產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。主要組成部分包括：PN結(jié)、電極、基板、封裝材料等。四、計(jì)算題解：光子能量E=hν=hc/λ其中h為普朗克常數(shù)，ν為光子頻率，c為光速，λ為光子波長。E=(6.626×10^-34J·s)×(2.998×10^8m/s)/(500×10^-9m)=3.98×10^-19J每吸收一個(gè)光子，轉(zhuǎn)化為光子能量的光子數(shù)為：η=(E_photon/E_light)×100%其中η為量子效率，E_photon為光子能量，E_light為轉(zhuǎn)化為光子能量的光子能量。E_light=η×E_photon每吸收一個(gè)光子，轉(zhuǎn)化為光子能量的光子數(shù)為：N=1/η=1/0.7=1.43所以，在500nm處每吸收一個(gè)光子，有1.43個(gè)光子被轉(zhuǎn)化為光子能量。五、論述題負(fù)載納米材料可以提高其比表面積、分散性、穩(wěn)定性等，從而增強(qiáng)其光電效應(yīng)。例如，在光催化降解有機(jī)污染物中，負(fù)載納米材料可以提高光催化劑的活性、選擇性和穩(wěn)定性，使其能夠更有效地降解有機(jī)污染物。在太陽能電池中，負(fù)載納米材料可以提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率、穩(wěn)定性和壽命，使其能夠更有效地將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。此外，負(fù)載納米材料還可以提高材料的抗光腐蝕能力、拓寬光響應(yīng)范圍