Au-PbS-CdS异质纳米结构的可控合成及其光催化应用
发布时间：2021-04-16 16:04
将金属纳米材料与半导体耦合形成的金属等离子体-半导体异质复合结构,其可以改善金属-半导体界面的电荷分离,还有利于促进太阳光收集、提升界面能级校准和增强电子输运等功能。因而,这种新型异质纳米结构在光敏和能量转换方面具有独特和优异的性能,在太阳能转换,生物传感和光催化等领域有广阔的应用前景。本论文的主要研究内容如下:首先,我们基于金纳米棒,介绍并研究了水相异质纳米棒结构的可控合成方法。通过调节前驱体的体积,调控半导体PbS的生长,分别得到端开壳层、角开壳层和完全壳层的Au-PbS杂化纳米棒。随后,以PbS作为引导层,实现了Au原子在异质纳米棒上的二次选择性沉积,分别得到花生状、哑铃状、海参状Au-PbS-Au异质纳米结构。通过对所得样品的吸收光谱测试,结果表明,PbS壳层形貌和Au纳米结构的调控,可以实现Au-PbS异质纳米结构等离子体光学性质的调节,并能实现可见至近红外波段的宽光谱光吸收材料的制备。其次,基于Au-PbS-CdS异质纳米哑铃结构,我们进一步构建了高效率的表面等离子体光催化剂,实现全光谱太阳光的有效俘获,并研究了该结构中的界面电荷转移特性。通过光电化学测试与罗丹明B的光降解...
【文章来源】：湖南师范大学湖南省 211工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）将TiO2涂覆在AuNRs上制备AuNR@TiO2纳米结构的原理图，（b-c）不同形状的Au-TiO2TEM图，（e）棒状、立方状、球状Au-TiO2的吸收[43]
硕士学位论文4通过半导体导带电子将金属离子还原形成金属纳米粒子，同时通过空穴氧化乙醇，进而在ZnO纳米棒上的不同位置可以形成银颗粒。从图1.2（b）看出，随着反应时间的延长，ZnO上含银量的增加其吸收强度增强。插图显示了随着银量的增加，样品的发光越来越被淬灭。该样品制作简单，且所有的实验都是在脱气的溶液中进行的。但由于样品在强电子照射下的稳定性差，不能进行能量色散X射线（EDX）和波长色散X射线（WDX）实验，ZnO位点的Ag含量分析无法完成[44]。图1.2（a）光化学制备的Ag-ZnO异质纳米结构的TEM图像，（b）含银的ZnO溶液在辐照过程中吸收光谱的演化[44]（3）哑铃结构哑铃状结构可以将样品中的元件在另一不同元件的两端分开，因形成的样品形状似哑铃而得名。该结构有利于电子和空穴的分离，其在光催化等应用中具有优势。如图所示1.3（a）所示，在适当浓度的CTAB溶液中，AuNRs头部吸附的CTAB分子要少于金侧面，因此Ti3+离子更易于与Au头部接触，接着Ti3+离子被氧化成无定形的TiO2NPs，形成纳米Au-TiO2结构。文章主要利用水热反应和水解反应，通过控制反应温度与NaHCO3浓度来可实现哑铃结构到核壳结构的转变。图1.3（b-f）分别是随着NaHCO3含量的增加得到的相应Au-TiO2的SEM图。从图1.3（g）中可以看出随着NaHCO3含量的增加二氧化钛层厚度增加，样品的纵向等离子体共振峰（L-SPRs）的位置红移。哑铃结构在形成空间分离的光催化剂方面具有优势。在样品的制备过程中反应温度低（最高50℃），样品制备
Au-PbS-CdS异质纳米结构的可控合成及其光催化应用5的方法比较简单。但是该反应主要利用紫外光，对于其他波段的光利用率较低[36]。图1.3（a）AuNRs/TiO2纳米哑铃结构光催化剂制备的流程，（b-f）分别为450,480,510,540,570μLNaHCO3得到的Au-NRs/TiO2NDs光催化剂的SEM图像，（g）金棒与图b-f样品的紫外可见光谱[36]。1.2.2.金属-硫族半导体复合结构制备（1）壳层纳米结构图1.4是Pan等人用阳离子交换的示意图。文章在Au-Ag2S的基础上制备Au-CdS球形核壳结构，然后将Cu+掺杂剂加入到Au-CdS中形成Au-Cu2S核壳
【参考文献】：
期刊论文
[1]可控合成具有氧化还原分区的Au-TiO2纳米哑铃光催化剂（英文）[J]. 刘叶,肖兆忠,曹爽,李金辉,朴玲钰. Chinese Journal of Catalysis. 2020(01)
本文编号：3141740
【文章来源】：湖南师范大学湖南省 211工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）将TiO2涂覆在AuNRs上制备AuNR@TiO2纳米结构的原理图，（b-c）不同形状的Au-TiO2TEM图，（e）棒状、立方状、球状Au-TiO2的吸收[43]
硕士学位论文4通过半导体导带电子将金属离子还原形成金属纳米粒子，同时通过空穴氧化乙醇，进而在ZnO纳米棒上的不同位置可以形成银颗粒。从图1.2（b）看出，随着反应时间的延长，ZnO上含银量的增加其吸收强度增强。插图显示了随着银量的增加，样品的发光越来越被淬灭。该样品制作简单，且所有的实验都是在脱气的溶液中进行的。但由于样品在强电子照射下的稳定性差，不能进行能量色散X射线（EDX）和波长色散X射线（WDX）实验，ZnO位点的Ag含量分析无法完成[44]。图1.2（a）光化学制备的Ag-ZnO异质纳米结构的TEM图像，（b）含银的ZnO溶液在辐照过程中吸收光谱的演化[44]（3）哑铃结构哑铃状结构可以将样品中的元件在另一不同元件的两端分开，因形成的样品形状似哑铃而得名。该结构有利于电子和空穴的分离，其在光催化等应用中具有优势。如图所示1.3（a）所示，在适当浓度的CTAB溶液中，AuNRs头部吸附的CTAB分子要少于金侧面，因此Ti3+离子更易于与Au头部接触，接着Ti3+离子被氧化成无定形的TiO2NPs，形成纳米Au-TiO2结构。文章主要利用水热反应和水解反应，通过控制反应温度与NaHCO3浓度来可实现哑铃结构到核壳结构的转变。图1.3（b-f）分别是随着NaHCO3含量的增加得到的相应Au-TiO2的SEM图。从图1.3（g）中可以看出随着NaHCO3含量的增加二氧化钛层厚度增加，样品的纵向等离子体共振峰（L-SPRs）的位置红移。哑铃结构在形成空间分离的光催化剂方面具有优势。在样品的制备过程中反应温度低（最高50℃），样品制备
Au-PbS-CdS异质纳米结构的可控合成及其光催化应用5的方法比较简单。但是该反应主要利用紫外光，对于其他波段的光利用率较低[36]。图1.3（a）AuNRs/TiO2纳米哑铃结构光催化剂制备的流程，（b-f）分别为450,480,510,540,570μLNaHCO3得到的Au-NRs/TiO2NDs光催化剂的SEM图像，（g）金棒与图b-f样品的紫外可见光谱[36]。1.2.2.金属-硫族半导体复合结构制备（1）壳层纳米结构图1.4是Pan等人用阳离子交换的示意图。文章在Au-Ag2S的基础上制备Au-CdS球形核壳结构，然后将Cu+掺杂剂加入到Au-CdS中形成Au-Cu2S核壳
【参考文献】：
期刊论文
[1]可控合成具有氧化还原分区的Au-TiO2纳米哑铃光催化剂（英文）[J]. 刘叶,肖兆忠,曹爽,李金辉,朴玲钰. Chinese Journal of Catalysis. 2020(01)
本文编号：3141740
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3141740.html
