由具有表面等離子體共振（surface plasmon resonance,SPR）效應(yīng)的貴金屬（Ag、Au等）納米粒子和半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)組成的納米復(fù)合光催化劑具有優(yōu)異的可見(jiàn)光光催化活性,成為新型光催化材料的研究熱點(diǎn)之一。本文綜述了Ag（Au）/半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化劑的制備方法、基本性質(zhì)以及光催化應(yīng)用方面的一些重要研究進(jìn)展;重點(diǎn)介紹了Ag（Au）等納米粒子的表面等離子共振增強(qiáng)可見(jiàn)光催化活性的機(jī)理,以及Ag（Au）納米粒子與不同類(lèi)型半導(dǎo)體復(fù)合的光催化劑的光催化性能,其中所涉及的半導(dǎo)體包括金屬氧化物、硫化物和其他一些半導(dǎo)體;本領(lǐng)域未來(lái)幾年的研究熱點(diǎn)將集中于新型高效的Ag（Au）/半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化劑的微結(jié)構(gòu)調(diào)控及其用于可見(jiàn)光驅(qū)動(dòng)有機(jī)反應(yīng)的機(jī)理研究。本文為基于SPR效應(yīng)構(gòu)建Ag（Au）/半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化劑的研究提供了有力的參考依據(jù),并且指出Ag（Au）/半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化劑的研究是發(fā)展可見(jiàn)光高效光催化劑的重要方向。 

【文章來(lái)源】：化工進(jìn)展. 2016,35(01)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

入射光的電場(chǎng)分量誘導(dǎo)球形金屬粒子的表面等離子體共振原理圖

第1期邵先坤等：基于表面等離子體共振效應(yīng)的Ag(Au)/半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化劑的研究進(jìn)展·133·圖2不同尺寸Au納米球、納米棒的消光光譜示意圖[10]等離子體光催化劑通常是將等離子體貴金屬納米粒子沉積到不同的半導(dǎo)體如金屬氧化物、硫化物及其他化合物半導(dǎo)體作為光子吸收器提高可見(jiàn)光吸收[11]。近幾年，國(guó)內(nèi)外研究人員在Ag(Au)/半導(dǎo)體復(fù)合光催化材料的制備及光催化機(jī)理研究方面已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，并初步提出了Ag、Au納米粒子SPR增強(qiáng)半導(dǎo)體光催化活性的作用機(jī)理。首先，Ag、Au納米粒子SPR產(chǎn)生的強(qiáng)局域電磁場(chǎng)能極大地提高與之緊密復(fù)合的半導(dǎo)體的光激發(fā)。如圖3(a)所示，在Ag、Au納米粒子和半導(dǎo)體形成的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)中，當(dāng)半導(dǎo)體的光吸收波長(zhǎng)與Ag、Au納米粒子的SPR波長(zhǎng)一致時(shí)，入射光同時(shí)激發(fā)Ag、Au納米粒子和半導(dǎo)體，分別產(chǎn)生SPR和光生電子-空穴對(duì)，Ag、Au納米粒子產(chǎn)生的表面強(qiáng)局域電磁場(chǎng)極大地提高了鄰近半導(dǎo)體的光吸收，從而顯著提高半導(dǎo)體中的光生載流子濃度，因而表現(xiàn)出更高的光催化活性[17]。其次，Ag、Au納米粒子的SPR效應(yīng)能敏化寬帶隙半導(dǎo)體，從而獲得可見(jiàn)光驅(qū)動(dòng)的光催化活性[18]。如圖3(b)所示，在Ag、Au納米粒子與n型寬帶隙半導(dǎo)體相結(jié)合形成的復(fù)合光催化劑中，可見(jiàn)光直接激發(fā)Ag、Au納米粒子產(chǎn)生熱電子，部分熱電子的能量可以高達(dá)足以越過(guò)金屬-半導(dǎo)體界面的肖特基勢(shì)壘進(jìn)入半導(dǎo)體的導(dǎo)帶，從而驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。此外，Ag、Au納米粒子的SPR效應(yīng)還使其具有較高的光熱轉(zhuǎn)換效率，能夠提高光催化劑的表面局部溫度，活化有機(jī)分子，加快反應(yīng)速率[19]。2Ag(Au)/半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化劑的制備及應(yīng)用由貴金屬納米粒子和半導(dǎo)體組成的金屬/半導(dǎo)體復(fù)合光催化劑的多重功能和潛在應(yīng)用受到廣泛研究。不同的等離子?

Ag(Au)/半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化劑的研究進(jìn)展·133·圖2不同尺寸Au納米球、納米棒的消光光譜示意圖[10]等離子體光催化劑通常是將等離子體貴金屬納米粒子沉積到不同的半導(dǎo)體如金屬氧化物、硫化物及其他化合物半導(dǎo)體作為光子吸收器提高可見(jiàn)光吸收[11]。近幾年，國(guó)內(nèi)外研究人員在Ag(Au)/半導(dǎo)體復(fù)合光催化材料的制備及光催化機(jī)理研究方面已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，并初步提出了Ag、Au納米粒子SPR增強(qiáng)半導(dǎo)體光催化活性的作用機(jī)理。首先，Ag、Au納米粒子SPR產(chǎn)生的強(qiáng)局域電磁場(chǎng)能極大地提高與之緊密復(fù)合的半導(dǎo)體的光激發(fā)。如圖3(a)所示，在Ag、Au納米粒子和半導(dǎo)體形成的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)中，當(dāng)半導(dǎo)體的光吸收波長(zhǎng)與Ag、Au納米粒子的SPR波長(zhǎng)一致時(shí)，入射光同時(shí)激發(fā)Ag、Au納米粒子和半導(dǎo)體，分別產(chǎn)生SPR和光生電子-空穴對(duì)，Ag、Au納米粒子產(chǎn)生的表面強(qiáng)局域電磁場(chǎng)極大地提高了鄰近半導(dǎo)體的光吸收，從而顯著提高半導(dǎo)體中的光生載流子濃度，因而表現(xiàn)出更高的光催化活性[17]。其次，Ag、Au納米粒子的SPR效應(yīng)能敏化寬帶隙半導(dǎo)體，從而獲得可見(jiàn)光驅(qū)動(dòng)的光催化活性[18]。如圖3(b)所示，在Ag、Au納米粒子與n型寬帶隙半導(dǎo)體相結(jié)合形成的復(fù)合光催化劑中，可見(jiàn)光直接激發(fā)Ag、Au納米粒子產(chǎn)生熱電子，部分熱電子的能量可以高達(dá)足以越過(guò)金屬-半導(dǎo)體界面的肖特基勢(shì)壘進(jìn)入半導(dǎo)體的導(dǎo)帶，從而驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。此外，Ag、Au納米粒子的SPR效應(yīng)還使其具有較高的光熱轉(zhuǎn)換效率，能夠提高光催化劑的表面局部溫度，活化有機(jī)分子，加快反應(yīng)速率[19]。2Ag(Au)/半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化劑的制備及應(yīng)用由貴金屬納米粒子和半導(dǎo)體組成的金屬/半導(dǎo)體復(fù)合光催化劑的多重功能和潛在應(yīng)用受到廣泛研究。不同的等離子體復(fù)合光催化材料體系的制備方法不同，反應(yīng)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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