【摘要】：最近幾十年,太陽能的利用受到了越來越多的關(guān)注。目前,有關(guān)太陽能利用的研究大都集中在采用光催化制氫和太陽能電池方面。其中,石墨烯／金屬納米材料因具有優(yōu)異的光生電子轉(zhuǎn)移性能而表現(xiàn)出了優(yōu)良的太陽能轉(zhuǎn)換性能。被認為是一個具有廣闊應(yīng)用前景的功能材料。但人們對于其體系內(nèi)光生電子轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移規(guī)律及其影響因素仍不夠明晰。為此,本文分別制備了石墨烯/Au、Pt納米材料,并對其光電化學(xué)行為及影響因素進行了較為系統(tǒng)的研究。在此基礎(chǔ)上,對曙紅Y和羅丹明B在石墨烯/Pt納米材料上的協(xié)同作用及其機理進行了詳細探討。具體研究內(nèi)容及成果如下：`.利用層-層自組裝技術(shù),構(gòu)建了石墨烯/Au納米粒子電極,并且對其形貌、光學(xué)性質(zhì)、電化學(xué)性質(zhì)等進行了系統(tǒng)的表征。隨后,考察了該電極的光電化學(xué)行為以及pH、金納米粒子尺寸、金負載量等因素對其光電化學(xué)行為的影響規(guī)律。結(jié)果表明石墨烯/Au納米粒子電極的光電響應(yīng)強度是純石墨烯電極的5倍。而且,隨著負載的Au納米粒子尺寸的變小,石墨烯/Au納米粒子電極的光電響應(yīng)強度不斷增大。當使用不同波長的單色光源時,我們發(fā)現(xiàn)隨著激發(fā)光波長的增大,雖然石墨烯/Au納米粒子電極的光電響應(yīng)強度逐漸減弱,但是石墨烯/Au納米粒子電極與純石墨烯電極的光電響應(yīng)的相對強度卻逐漸增大。導(dǎo)致這一結(jié)果的原因可能是,Au納米粒子對可見光的捕獲能力比石墨烯更強。并且激發(fā)光波長越大,Au納米粒子與石墨烯之間的光子捕獲效率差越大。這些實驗結(jié)果為以后金屬負載石墨烯基材料在光催化制氫和太陽能電池領(lǐng)域中的應(yīng)用提供了理論支持。2.利用原位光還原法制備了石墨烯/Pt納米粒子電極。并且對其形貌、光學(xué)性質(zhì)等進行了系統(tǒng)的表征。隨后,考察了該電極的光電化學(xué)行為以及pH、Pt的負載量、光還原程度等因素對其光電化學(xué)行為的影響規(guī)律。此外,還參照石墨烯/Au納米粒子電極的光電化學(xué)行為,對金屬種類對石墨烯光電化學(xué)行為的影響進行了初步探討。結(jié)果表明,石墨烯/Pt納米粒子電極的光電響應(yīng)強度是純的石墨烯電極的5.9倍。通過與石墨烯/Au納米粒子電極相比較,我們發(fā)現(xiàn)Pt納米粒子對石墨烯的光電化學(xué)行為具有與Au納米粒子相似的影響規(guī)律。但是Pt納米粒子比Au納米粒子的影響更大。導(dǎo)致這一結(jié)果的原因可能是由于Pt的功函數(shù)比Au更大,因此更有利于光生電子的遷移。3.構(gòu)筑了由曙紅Y、羅丹明B和石墨烯/Pt納米粒子組成的光電化學(xué)系統(tǒng)。同時,使用光電化學(xué)技術(shù)研究了曙紅Y和羅丹明B之間的協(xié)同作用。結(jié)果表明,在石墨烯/Pt表明曙紅Y和羅丹明B之間存在著明顯的協(xié)同作用。與只含有曙紅Y或者羅丹明B的光電化學(xué)系統(tǒng)相比,同時包含有曙紅Y和羅丹明B的光電化學(xué)系統(tǒng)表現(xiàn)出了更強的光電化學(xué)響應(yīng)。所獲得的光電流強度比只有曙紅Y或者羅丹明B敏化系統(tǒng)的光電流響應(yīng)強度之和高71%。該協(xié)同作用可能是來源于在可見光照射下曙紅Y和羅丹明B之間所發(fā)生的能量傳遞。在該協(xié)同作用中,Pt納米粒子起了非常重要的作用。當沒有Pt納米粒子存在時,曙紅Y和羅丹明B之間不存在協(xié)同作用。此外,我們還對pH、Pt的負載量、曙紅Y和羅丹明B之間的摩爾比以及曙紅Y和羅丹明B混合染料總濃度對該協(xié)同作用的影響進行了探討。
【圖文】：

光還原法是指利用紫外或者可見光的能量使金屬前驅(qū)體在石墨蹄表面發(fā)生原位反逡逑應(yīng)，從而將金屬納米粒子負載到石墨賄表面上的方法。目前己經(jīng)有許多研究者使用該方逡逑法在石墨Zf的表面負載了一系列金屬納米粒子Ｐｉ’２２］。例如巧ｏａ等人口３］采用如圖１．４所示逡逑的制備路線制備了石墨Zf／Ｐｔ納米復(fù)合材料。具體方法是，首先將氧化石墨蹄分散在己逡逑醇溶液中，，然后加入ＨｓＰｔＣｋ溶液。待體系中ＰｔＣｋ２－與氧化石墨}轡醬锏狡膠夂�，将辶x咸逑滴露壬粒福

本文編號：2540820