石墨烯-Au、Pt纳米组装体的制备及其光电化学行为研究
发布时间：2019-09-24 10:31
【摘要】：最近几十年,太阳能的利用受到了越来越多的关注。目前,有关太阳能利用的研究大都集中在采用光催化制氢和太阳能电池方面。其中,石墨烯／金属纳米材料因具有优异的光生电子转移性能而表现出了优良的太阳能转换性能。被认为是一个具有广阔应用前景的功能材料。但人们对于其体系内光生电子转移转移规律及其影响因素仍不够明晰。为此,本文分别制备了石墨烯/Au、Pt纳米材料,并对其光电化学行为及影响因素进行了较为系统的研究。在此基础上,对曙红Y和罗丹明B在石墨烯/Pt纳米材料上的协同作用及其机理进行了详细探讨。具体研究内容及成果如下：`.利用层-层自组装技术,构建了石墨烯/Au纳米粒子电极,并且对其形貌、光学性质、电化学性质等进行了系统的表征。随后,考察了该电极的光电化学行为以及pH、金纳米粒子尺寸、金负载量等因素对其光电化学行为的影响规律。结果表明石墨烯/Au纳米粒子电极的光电响应强度是纯石墨烯电极的5倍。而且,随着负载的Au纳米粒子尺寸的变小,石墨烯/Au纳米粒子电极的光电响应强度不断增大。当使用不同波长的单色光源时,我们发现随着激发光波长的增大,虽然石墨烯/Au纳米粒子电极的光电响应强度逐渐减弱,但是石墨烯/Au纳米粒子电极与纯石墨烯电极的光电响应的相对强度却逐渐增大。导致这一结果的原因可能是,Au纳米粒子对可见光的捕获能力比石墨烯更强。并且激发光波长越大,Au纳米粒子与石墨烯之间的光子捕获效率差越大。这些实验结果为以后金属负载石墨烯基材料在光催化制氢和太阳能电池领域中的应用提供了理论支持。2.利用原位光还原法制备了石墨烯/Pt纳米粒子电极。并且对其形貌、光学性质等进行了系统的表征。随后,考察了该电极的光电化学行为以及pH、Pt的负载量、光还原程度等因素对其光电化学行为的影响规律。此外,还参照石墨烯/Au纳米粒子电极的光电化学行为,对金属种类对石墨烯光电化学行为的影响进行了初步探讨。结果表明,石墨烯/Pt纳米粒子电极的光电响应强度是纯的石墨烯电极的5.9倍。通过与石墨烯/Au纳米粒子电极相比较,我们发现Pt纳米粒子对石墨烯的光电化学行为具有与Au纳米粒子相似的影响规律。但是Pt纳米粒子比Au纳米粒子的影响更大。导致这一结果的原因可能是由于Pt的功函数比Au更大,因此更有利于光生电子的迁移。3.构筑了由曙红Y、罗丹明B和石墨烯/Pt纳米粒子组成的光电化学系统。同时,使用光电化学技术研究了曙红Y和罗丹明B之间的协同作用。结果表明,在石墨烯/Pt表明曙红Y和罗丹明B之间存在着明显的协同作用。与只含有曙红Y或者罗丹明B的光电化学系统相比,同时包含有曙红Y和罗丹明B的光电化学系统表现出了更强的光电化学响应。所获得的光电流强度比只有曙红Y或者罗丹明B敏化系统的光电流响应强度之和高71%。该协同作用可能是来源于在可见光照射下曙红Y和罗丹明B之间所发生的能量传递。在该协同作用中,Pt纳米粒子起了非常重要的作用。当没有Pt纳米粒子存在时,曙红Y和罗丹明B之间不存在协同作用。此外,我们还对pH、Pt的负载量、曙红Y和罗丹明B之间的摩尔比以及曙红Y和罗丹明B混合染料总浓度对该协同作用的影响进行了探讨。
【图文】：
光还原法是指利用紫外或者可见光的能量使金属前驱体在石墨蹄表面发生原位反逡逑应，从而将金属纳米粒子负载到石墨贿表面上的方法。目前己经有许多研究者使用该方逡逑法在石墨Zf的表面负载了一系列金属纳米粒子Ｐｉ’２２］。例如巧ｏａ等人口３］采用如图１．４所示逡逑的制备路线制备了石墨Zf／Ｐｔ纳米复合材料。具体方法是，首先将氧化石墨蹄分散在己逡逑醇溶液中，，然后加入ＨｓＰｔＣｋ溶液。待体系中ＰｔＣｋ２－与氧化石墨}辔酱锏狡胶夂螅义咸逑滴露壬粒福
本文编号：2540820
【图文】：
光还原法是指利用紫外或者可见光的能量使金属前驱体在石墨蹄表面发生原位反逡逑应，从而将金属纳米粒子负载到石墨贿表面上的方法。目前己经有许多研究者使用该方逡逑法在石墨Zf的表面负载了一系列金属纳米粒子Ｐｉ’２２］。例如巧ｏａ等人口３］采用如图１．４所示逡逑的制备路线制备了石墨Zf／Ｐｔ纳米复合材料。具体方法是，首先将氧化石墨蹄分散在己逡逑醇溶液中，，然后加入ＨｓＰｔＣｋ溶液。待体系中ＰｔＣｋ２－与氧化石墨}辔酱锏狡胶夂螅义咸逑滴露壬粒福
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