附表1
协会标准项目建议书
建议项目名称
(中文)
梯形异质结界面电子转移测定方法X射线光电子能谱法
建议项目名称
(英文)
Methodformeasuringinterfacialelectrontransferofstep-schemeheterojunctions:X-rayphotoelectronspectroscopy
制定或修订
?制定
□修订
被修订标准号
采用程度
□IDT
□MOD
□NEQ
采标号
国际标准名称（中文）
国际标准名称（英文）
ICS分类号
71.040.40
中国标准分类号
Q04?
标准主要起草单位
中国地质大学（武汉）、云南大学、华中科技大学、中国地质大学（北京）、华中师范大学、长沙学院
计划起止时间
2024.8–2025.8
目的﹑意义或必
要性
指出标准项目涉及的方面，期望解决的问题；
光催化技术在治理环境污染和缓解能源短缺方面具有广阔的应用前景和研究价值。单一光催化剂存在光生电子和空穴容易复合的问题，因此光催化性能较差。构建异质结复合光催化剂是促进光生载流子的转移和分离，从而提高光催化性能的有效策略之一。传统的Ⅱ型异质结和Z型异质结机理在热力学、动力学和能量利用等方面都存在着重大缺陷和严峻挑战。
2019年，课题组与标准编制团队提出构建梯形异质结。梯形异质结由一个氧化型光催化剂（OP）和一个还原型光催化剂（RP）构成。RP比OP具有更高的价带、导带和费米能级。当RP与OP接触形成复合物时，由于费米能级差异，RP的电子转移到OP。在界面处，RP一侧由于失去电子而带正电，其费米能级向下弯曲，能带向上弯曲；OP一侧由于得到电子而带负电，其费米能级向上弯曲，能带向下弯曲。结果，在OP与RP的接触界面到达费米能级的平衡，并形成由RP指向OP的内建电场。光照下，OP和RP都被光激发，在价带产生光生电子，在导带产生光生空穴。在内建电场、能带弯曲和库伦吸引力的共同驱动下，OP导带的光生电子转移到RP的价带，并与RP价带的光生空穴复合，同时在RP的导带保留具有强还原性的光生电子，在OP的价带保留具有强氧化性的光生空穴。因此，梯形异质结的形成一方面促进了光生电子和空穴的空间分离，另一方面保持了复合物体系最强的氧化还原能力。发展梯形异质结已经成为设计制备高性能光催化材料的必然趋势。
梯形异质结自被提出后受到了国内外研究学者的广泛关注。已发表的关于梯形异质结光催化剂的论文逐年增多，目前已累计达2000余篇。其中除去综述论文外，约有1800余篇论文是围绕梯形异质结光催化剂的制备、表征和光催化性能开展的实验研究工作。在这些实验研究中，关于光催化机理的探索是研究内容的重点和难点所在，也是深入认识光催化反应过程、推动光催化技术实用化进程的必然要求。异质结光催化机理的核心是电子在两种光催化剂界面的转移过程。如何利用表征技术直观地揭示这一界面电子转移过程，成为了异质结光催化剂领域的关键共性问题。
X射线光电子能谱（XPS）是一种用于分析材料表面的元素组成和元素化学状态的表征技术。其原理是用X射线去辐射样品，使原子的内层电子或价电子受激发射出来。被激发出来的电子称为光电子。测量光电子的动能（Ek），计算结合能（Bindingenergy，Eb）。公式为Eb=hν–Ek–Ф，其中hν为光子能量，Ф为功函数。将结合能作为横坐标，相对强度为纵坐标，即得到光电子能谱图。该表征技术具有灵敏度高、元素定性的标识性强（元素间谱线干扰少）等优点，可用作定性和定量分析。此外，当原子所处的化学环境发生变化，即元素的价态改变时，元素的结合能也会发生变化，这种现象称为化学位移。化学位移的方向取决于原子的电子密度变化趋势。原子周围的电子密度越大，光电子的动能就越大，结合能就越小。总之，结合能的增大（或减小）说明了材料中原子的电子密度减小（或增大），即该材料失去（或获得）电子。
XPS技术在材料研究中的应用非常广泛。在异质结光催化剂研究中，XPS主要有两个作用。一是表征样品的元素组成，用于辅助证明复合光催化剂的成功制备。二是观察复合光催化剂中元素的结合能相对于单一光催化剂中元素的结合能的变化，用于反映形成复合物时两个组分光催化剂之间的电子转移方向。然而，常规的XPS测试是在暗态条件下进行，无法揭示光照时光生电子的转移行为，因此对光催化机理探索的作用十分有限。
国家重点研发计划《高效低成本光催化制氢关键材料及应用》（项目编号2022YFB3803600）包含5个课题，其中课题二《异质结光催化材料光生载流子转移分离的原位表征方法》（课题编号2022YFB3803602）的研究目标之一就是要发展用于揭示梯形异质结界面电子转移的表征技术。
对此，标准编制组在常规XPS测试的基础上，