基于表面等离子体共振的金属氧化物纳米晶的制备

发布时间：2020-12-31 04:33

　　随着入射光的激发,纳米材料表面自由电子的集体振荡可能引起强烈的光吸收和光散射,这种现象被广泛地称为局域表面等离子体共振（LSPR）。具有非贵金属基LSPR效应的半导体氧化钨（WO3-x）纳米材料,因其独特的晶格结构及优异的光学、电学等特性己被拓展应用于电催化析氢、光捕获、光催化和光热治疗等领域。然而,目前对于纳米级WO3-x的LSPR特性的探索、应用以及相关机理的深入研究依然处于起步阶段。本文利用胶体化学法制备了具有强烈LSPR特性的一维WO3-x纳米棒,强烈的LSPR特性显著提升了 WO3-x的催化产氢性能。通过WO3-x纳米棒与Ni2P纳米粒子的独特耦合结构设计,WO3-x的LSPR同时极大促进了 Ni2P纳米粒子的催化性能。并且深入分析了基于LSPR提升催化性能的潜在机理。主要研究内容如下:1.在无水无氧条件下,以六氯化钨为钨源成功制备了具有强烈LSPR特性的WO2.72纳米棒,其在可见近红外区域展现出强烈的LSPR吸收,并通过反应条件对所制备的WO3-x纳米棒的LSPR特性进行调节。通过调节配体中油酸的相对比例,纳米棒的长度可以进行调节。相比于WO3,富含氧空位的WO2.72的... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

W18O49的晶体结构图

图 1-1 W18O49的晶体结构图[29]目前，通过控制 WO3-x的组成、晶体结构、形貌或者与其他纳米材料构建复合结构在提高 WO3-x的光吸收、电荷分离效率、氧化还原能力以及电导率等方面已经取得了多突破性的研究进展。因此，通过多方面优化可以极大提升基于这种材料的工艺与设的效率。迄今为止，通过综合考虑功能导向的结构设计和控制，WO3-x已经被广泛应于能源与环境相关领域，包括太阳能驱动水分解制氢制氧、还原二氧化碳、降解污染物锂离子电池、超级电容器、太阳能和燃料电池、电致变色、非易失性存储设备、气体感器甚至是癌症肿瘤治疗。

（a）局域表面等离子体共振（LSPR）原理图；（b）最大消光波长对纳米结构形状的依多金属纳米粒子都具有表面等离子体共振效应，如贵金属钯、铜、金、银紫外-可见光波段表现出很强的 LSPR 光谱吸收。大量的研究已经广泛调查米结构的强烈 LSPR 效应，实验表明纳米粒子的结构因素如粒径尺寸、形子间的间距间距显著影响 LSPR 效应[39]。金属纳米粒子的 LSPR 的位置和子的以及粒子周围介质的介电常数密切相关。图 1-3b 显示出了纳米结构消光波长（λmax）的影响。实验中，通过获得局域表面等离子体共振光谱分析，就可以研究纳米粒子的微观组成。同时，LSPR 吸收谱还对周围介因此可以作为基于光学信号的化学传感器和生物传感器。WO3-x的 LSPR 研究O3 x纳米点的水溶液呈现出深蓝色，同时在 600-1100 nm 范围内展现出 L这种吸收具有很强的 pH 依赖性，随着水溶液的 pH 值从 3 增加到 9，表振吸收峰的强度逐渐减小，同时伴随着溶液从深蓝色到无色的变化。有趣 吸收也表现出强烈的氧气依赖性，这是由于 WO3 x纳米点的氧缺陷结构[40]


本文编号：2948972