發(fā)布時間：2020-04-29 09:16

【摘要】：等離子體光催化是將金屬納米粒子與半導(dǎo)體材料復(fù)合在一起形成的光催化體系,可以同時吸收太陽光中的紫外光與可見光,顯著拓寬了傳統(tǒng)光催化材料(TiO_2)的光響應(yīng)波段,極大提高了光催化效率。熱電子的產(chǎn)生和注入是等離子光催化的重要環(huán)節(jié),研究金屬半導(dǎo)體之間的熱電子的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)移過程對光催化效率的提高具有十分重要的意義。本論文通過光化學(xué)還原法制備了Au顆粒尺寸大約為60 nm的Au-TiO_2,利用開爾文探針力顯微鏡(KPFM)測量了不同光照情況下的Au-TiO_2的表面電勢,通過比較Au顆粒與TiO_2薄膜表面電勢差,研究了Au-TiO_2交界處的熱電子轉(zhuǎn)移情況。具體工作如下:首先,以高定向熱解石墨(HOPG)為標(biāo)準(zhǔn)樣品研究了濾波器階數(shù)、靈敏度和驅(qū)動電壓對表面電勢測量的影響,優(yōu)化了實驗中KPFM的測量參數(shù)。其次,通過光化學(xué)還原法制備了Au-TiO_2樣品,利用掃描電子顯微鏡(SEM),原子力顯微鏡(AFM)和紫外-可見分光光度計對樣本進(jìn)行了表征;同時利用KPFM比較了Au-TiO_2在紫外和可見光下的表面電勢,得到了熱電子遷移的定性規(guī)律。最后,利用KPFM測量了不同光照條件下Au-TiO_2的表面電勢,發(fā)現(xiàn)Au納米顆粒的表面電勢與其吸收光譜具有相同的變化趨勢;基于肖特基結(jié)太陽能電池理論,建立了表面電勢與光照強(qiáng)度的定量理論模型。該模型能很好地擬合不同波長光照下KPFM測試數(shù)據(jù),并得到了熱電子的注入效率。本論文的研究為熱電子注入效率提供了一種有效的定量測試方法,為等離子體光催化復(fù)合材料光電轉(zhuǎn)換效率和光催化效率的提高奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O643.36;O644.1;TN304

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