重掺杂等离子体硫属半导体纳米晶的调控合成、性能研究及应用
[Abstract]:The unique properties of local surface plasmon resonance nanocrystals have been successfully applied in the fields of energy, catalysis and biomedicine. The reported resonance absorption peaks of plasma nanocrystals are mainly located in the UV-Vis region, so the development of low cost, stable and wide absorption heavily doped near infrared plasmon resonance nanocrystals has important theoretical and practical value. It will significantly improve the efficiency of solar photocatalysis, near infrared photothermal imaging and photothermal therapy. The research progress is as follows: 1. A new method for preparing Cu_7S_4 nanocrystals with wide spectrum near infrared absorption was developed. On the basis of theoretical simulation, it was found that self-assembly of single particle nanocrystals, from single particles, nanorods to superlattices, was used. The near infrared (1500 nm) photothermal conversion efficiency was improved significantly. Cu_7S_4 nanocrystalline with high photothermal conversion efficiency was successfully prepared from a single precursor by solvothermal technique. Its absorption spectrum was wide and the near infrared plasmon resonance absorption peak was located at 1500 nm.. Theoretical calculations show that the photothermal conversion efficiency of the assembled Cu_7S_4 nanocrystals is significantly improved. Under the same illumination, the near infrared photothermal conversion efficiency of single particle, assembled rod and superlattice Cu_7S_4 is 48.62% and 65.7%, respectively. By surface hydrophilic functionalization, nano-superlattices can be successfully used in photothermal therapy of tumor. A kind of high efficient wide spectrum near infrared plasmon resonance (Cu_7S_4@Pd) heterojunction nanocrystalline catalyst has been developed which can effectively absorb the near infrared light of solar light and improve the photocatalytic conversion efficiency of solar energy. Based on the preparation of Cu_7S_4 nanocrystals in situ, a general method for preparing heterojunction nanocrystals such as Cu_7S_4@Pd,Cu_7S_4@Pt,Cu_7S_4@Au,Cu_7S_4@Ag by in situ growth of noble metals was developed. Based on the wide spectrum near infrared local surface plasmon resonance absorption of Cu_7S_4 nanocrystalline, the hot hole transfer to noble metal Pd, enhances the photocatalytic effect. It has been successfully used in the coupling of Suzuki, selective oxidation of benzyl alcohol and reduction of nitrobenzene. Under 1500 nm laser irradiation (0.45 W/cm~2), the catalytic activity of Cu7Sd Heterojunction was 3.3-4.3 times higher than that of conventional heating reaction. Even when the optical power density is only 40 mW/cm~ 2, the conversion rate of the related catalytic reaction reaches 80% within 2 hours. The catalyst has good stability and can be reused for many times. A monolayer MoS_2 modified Cu_ (1.75) S-Au photo-electronic composite nanocatalyst (Cu_ (1.75) S-Au@S-MoS_2) was developed and successfully used in plasma resonance photo-assisted electrocatalytic hydrogen evolution (HER). By using local surface plasmon resonance (LSPR), the electrocatalytic hydrogen evolution (HER) properties of (HER) under 650nm illumination (1.0W/cm~2) were improved by 29.5 times compared with those without illumination. When the current density is 200 mA/cm~2, the overpotential is only 182.8 mV, and the Taffel slope is 39 mV/dec, and has good stability. The results show that the excellent catalytic performance of the nanocrystalline is mainly due to its excellent plasmon resonance absorption, high efficiency charge separation and abundant active sites exposed to monolayer MoS_2. Its wide near infrared plasmon resonance absorption is especially suitable for the efficient conversion and utilization of solar energy.
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O643.36;TB383.1
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 石鹏;;Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米晶在光电器件方面的应用研究进展[J];材料导报;2007年S3期
2 侯博;刘拥军;袁波;蒋峰芝;;半导体纳米晶在生物标记领域的应用[J];化学通报;2008年04期
3 苗世顶;姚运金;于少明;;Ⅱ-Ⅴ族半导体纳米晶的研究进展[J];中国科学:技术科学;2012年02期
4 顾震宇;朱为宏;钟新华;;胶体半导体纳米晶的能带宽调控新方法[J];化学进展;2008年05期
5 耿保友;孙红霞;刘小网;;非水相合成在非氧化物半导体纳米晶材料制备中的应用进展[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2007年03期
6 吴庆生,刘金库;铜族硫化物半导体纳米晶的仿生合成及其光电性能[J];中国有色金属学报;2005年02期
7 施利毅;王竹仪;袁帅;赵尹;;金属氧化物半导体纳米晶液相法控制合成研究进展[J];中国有色金属学报;2011年10期
8 郭影;李国栋;张赫;陈接胜;;以含铬类水滑石型层状化合物为模板制备硫化物半导体纳米晶[J];高等学校化学学报;2006年04期
9 王建平;王淑华;耿贵立;;InN半导体纳米晶相变活化能的研究[J];山东大学学报(工学版);2008年02期
10 李峰;董博华;张叶俊;兰祥;李春炎;王强斌;;无机半导体纳米晶光学性质的设计、调控及其生物医学应用[J];中国科学:化学;2014年02期
相关会议论文 前10条
1 彭卿;庄仲滨;鲁晓棠;施建兴;刘云新;;无机半导体纳米晶的能隙调控合成与组装[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年
2 邹勃;王英楠;宁甲甲;戴全钦;肖宁如;肖冠军;杨新一;;新型半导体纳米晶制备,性质及其应用[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
3 陈代雄;张亿;崔俊艳;杨英威;;柱芳烃与半导体纳米晶复合材料的制备与应用[A];全国第十六届大环化学暨第八届超分子化学学术讨论会论文摘要集[C];2012年
4 解仁国;杨文胜;;荧光半导体纳米晶制备及应用研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第33分会:纳米材料合成与组装[C];2014年
5 潘道成;聂伟;刘晓播;王强;蒋世春;安立佳;姬相玲;姜炳政;;Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米晶制备及其发光性能[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(上册)[C];2006年
6 张洋;孙斌;沈群东;;基于静电自组装的共轭高分子/半导体纳米晶杂化材料[A];中国化学会第26届学术年会纳米化学分会场论文集[C];2008年
7 张加涛;纪穆为;刘健;朱鹤孙;;阳离子交换反应在半导体纳米晶的掺杂、异质结构调控中的新应用[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第05分会:无机化学[C];2014年
8 陈美艳;陈庆川;;离子注入制备Ge半导体纳米晶及其光学性能研究[A];2008年全国荷电粒子源、粒子束学术会议暨中国电工技术学会第十二届电子束离子束学术年会、中国电子学会焊接专业委员会第九届全国电子束焊接学术交流会、粒子加速器学会第十一届全国离子源学术交流会、中国机械工程学会焊接分会2008年全国高能束加工技术研讨会、北京电机工程学会第十届粒子加速器学术交流会论文集[C];2008年
9 鞠峰;王为;;高性能析氢电极的研制[A];天津市电镀工程学会第九届学术年会论文集[C];2002年
10 张远明;武繁华;李伟善;;锌和铋在氯化铵溶液中的析氢行为比较[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
相关博士学位论文 前10条
1 崔家斌;重掺杂等离子体硫属半导体纳米晶的调控合成、性能研究及应用[D];北京化工大学;2017年
2 刘轶;利用绿色化学法合成具有光伏性能的半导体纳米晶[D];吉林大学;2013年
3 刘泽柯;半导体纳米晶材料的合成及其在光电器件中的应用[D];苏州大学;2016年
4 胡逢睿;单个半导体纳米晶多激子相关性质的研究[D];南京大学;2015年
5 秦磊;胶体半导体纳米晶消光系数的研究[D];吉林大学;2015年
6 牛金钟;Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米晶的合成及性质研究[D];河南大学;2010年
7 方淳;无机半导体纳米晶/共轭聚合物复合材料的制备、表征以及复合组分间的光电作用的研究[D];复旦大学;2008年
8 邹_g;硫族化合物半导体纳米晶的制备及其光伏应用[D];浙江大学;2011年
9 唐爱伟;金属硫族化合物半导体纳米晶的合成及其性能的研究[D];北京交通大学;2009年
10 刘红梅;硫族半导体纳米晶的可控合成及光电性能应用[D];华南理工大学;2012年
相关硕士学位论文 前10条
1 周远敏;碲化亚铜基半导体纳米晶的调控合成及其性能研究[D];北京理工大学;2015年
2 朱淑俊;负载于碳纳米管的二氧化钛光催化吡咯聚合及光电转换薄膜的制备研究[D];复旦大学;2011年
3 刘健;Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米晶的掺杂调控合成及光电性能研究[D];北京理工大学;2016年
4 王照锐;硫属Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ_2族半导体纳米晶的制备及其光学性质的研究[D];吉林大学;2016年
5 傅文平;多晶相半导体纳米晶的控制合成及关键因素研究[D];北京理工大学;2016年
6 王京红;半导体纳米晶的制备及其仿生组装[D];同济大学;2007年
7 张林;半导体纳米晶的制备及其光学性能研究[D];武汉理工大学;2011年
8 姜沣芮;半导体纳米晶的化学制备及其光学性能研究[D];武汉理工大学;2012年
9 刘天恒;等离子体浓度分布微波测试技术研究[D];电子科技大学;2017年
10 封振宇;MInS2半导体纳米晶及其复合结构的合成与光谱性能研究[D];山东大学;2010年
,本文编号:2246652
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/2246652.html