將金屬納米材料與半導(dǎo)體耦合形成的金屬等離子體-半導(dǎo)體異質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu),其可以改善金屬-半導(dǎo)體界面的電荷分離,還有利于促進(jìn)太陽光收集、提升界面能級(jí)校準(zhǔn)和增強(qiáng)電子輸運(yùn)等功能。因而,這種新型異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)在光敏和能量轉(zhuǎn)換方面具有獨(dú)特和優(yōu)異的性能,在太陽能轉(zhuǎn)換,生物傳感和光催化等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。本論文的主要研究內(nèi)容如下:首先,我們基于金納米棒,介紹并研究了水相異質(zhì)納米棒結(jié)構(gòu)的可控合成方法。通過調(diào)節(jié)前驅(qū)體的體積,調(diào)控半導(dǎo)體PbS的生長,分別得到端開殼層、角開殼層和完全殼層的Au-PbS雜化納米棒。隨后,以PbS作為引導(dǎo)層,實(shí)現(xiàn)了Au原子在異質(zhì)納米棒上的二次選擇性沉積,分別得到花生狀、啞鈴狀、海參狀A(yù)u-PbS-Au異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)。通過對(duì)所得樣品的吸收光譜測(cè)試,結(jié)果表明,PbS殼層形貌和Au納米結(jié)構(gòu)的調(diào)控,可以實(shí)現(xiàn)Au-PbS異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)等離子體光學(xué)性質(zhì)的調(diào)節(jié),并能實(shí)現(xiàn)可見至近紅外波段的寬光譜光吸收材料的制備。其次,基于Au-PbS-CdS異質(zhì)納米啞鈴結(jié)構(gòu),我們進(jìn)一步構(gòu)建了高效率的表面等離子體光催化劑,實(shí)現(xiàn)全光譜太陽光的有效俘獲,并研究了該結(jié)構(gòu)中的界面電荷轉(zhuǎn)移特性。通過光電化學(xué)測(cè)試與羅丹明B的光降解... 

【文章來源】：湖南師范大學(xué)湖南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

（a）將TiO2涂覆在AuNRs上制備AuNR@TiO2納米結(jié)構(gòu)的原理圖，（b-c）不同形狀的Au-TiO2TEM圖，（e）棒狀、立方狀、球狀A(yù)u-TiO2的吸收[43]

碩士學(xué)位論文4通過半導(dǎo)體導(dǎo)帶電子將金屬離子還原形成金屬納米粒子，同時(shí)通過空穴氧化乙醇，進(jìn)而在ZnO納米棒上的不同位置可以形成銀顆粒。從圖1.2（b）看出，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，ZnO上含銀量的增加其吸收強(qiáng)度增強(qiáng)。插圖顯示了隨著銀量的增加，樣品的發(fā)光越來越被淬滅。該樣品制作簡單，且所有的實(shí)驗(yàn)都是在脫氣的溶液中進(jìn)行的。但由于樣品在強(qiáng)電子照射下的穩(wěn)定性差，不能進(jìn)行能量色散X射線（EDX）和波長色散X射線（WDX）實(shí)驗(yàn)，ZnO位點(diǎn)的Ag含量分析無法完成[44]。圖1.2（a）光化學(xué)制備的Ag-ZnO異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)的TEM圖像，（b）含銀的ZnO溶液在輻照過程中吸收光譜的演化[44]（3）啞鈴結(jié)構(gòu)啞鈴狀結(jié)構(gòu)可以將樣品中的元件在另一不同元件的兩端分開，因形成的樣品形狀似啞鈴而得名。該結(jié)構(gòu)有利于電子和空穴的分離，其在光催化等應(yīng)用中具有優(yōu)勢(shì)。如圖所示1.3（a）所示，在適當(dāng)濃度的CTAB溶液中，AuNRs頭部吸附的CTAB分子要少于金側(cè)面，因此Ti3+離子更易于與Au頭部接觸，接著Ti3+離子被氧化成無定形的TiO2NPs，形成納米Au-TiO2結(jié)構(gòu)。文章主要利用水熱反應(yīng)和水解反應(yīng)，通過控制反應(yīng)溫度與NaHCO3濃度來可實(shí)現(xiàn)啞鈴結(jié)構(gòu)到核殼結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。圖1.3（b-f）分別是隨著NaHCO3含量的增加得到的相應(yīng)Au-TiO2的SEM圖。從圖1.3（g）中可以看出隨著NaHCO3含量的增加二氧化鈦層厚度增加，樣品的縱向等離子體共振峰（L-SPRs）的位置紅移。啞鈴結(jié)構(gòu)在形成空間分離的光催化劑方面具有優(yōu)勢(shì)。在樣品的制備過程中反應(yīng)溫度低（最高50℃），樣品制備

Au-PbS-CdS異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)的可控合成及其光催化應(yīng)用5的方法比較簡單。但是該反應(yīng)主要利用紫外光，對(duì)于其他波段的光利用率較低[36]。圖1.3（a）AuNRs/TiO2納米啞鈴結(jié)構(gòu)光催化劑制備的流程，（b-f）分別為450,480,510,540,570μLNaHCO3得到的Au-NRs/TiO2NDs光催化劑的SEM圖像，（g）金棒與圖b-f樣品的紫外可見光譜[36]。1.2.2.金屬-硫族半導(dǎo)體復(fù)合結(jié)構(gòu)制備（1）殼層納米結(jié)構(gòu)圖1.4是Pan等人用陽離子交換的示意圖。文章在Au-Ag2S的基礎(chǔ)上制備Au-CdS球形核殼結(jié)構(gòu)，然后將Cu+摻雜劑加入到Au-CdS中形成Au-Cu2S核殼

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]可控合成具有氧化還原分區(qū)的Au-TiO2納米啞鈴光催化劑（英文）[J]. 劉葉,肖兆忠,曹爽,李金輝,樸玲鈺.  Chinese Journal of Catalysis. 2020(01)



本文編號(hào)：3141740