论文部分内容阅读
氧化亚铜（Cu2O）是一种重要的p型直接带隙半导体,禁带宽度为2.17 eV,在可见光区域具有较高的吸收系数,在光催化、光伏太阳能电池、光电传感等方面具有重要的应用前景,近年来受到越来越多的关注。如果将具有局域表面等离子体共振（LSPR）特性的金属纳米结构与Cu2O相结合,不仅能利用肖特基势垒促进电子的快速转移、抑制载流子的复合,而且还表现出新奇的协同作用,从而获得更好的光电化学性能,已成为该领域研究的热点。传统方法制备金属与氧化物复合纳米材料存在操作复杂、耗时长、污染环境等问题。与之相比,激光化学法具有操作简单、实验周期短、环境友好等优点,具有良好的发展潜力。本文采用紫外激光化学法制备了多种形貌和尺寸的Cu2O纳米结构和Ag纳米线/Cu2O核壳结构,阐述了Cu2O纳米结构的形貌结构随光化学反应速率变化的演变过程,探讨了Ag纳米线的LSPR的局域场增强效应对光化学反应的促进作用。主要研究内容如下:1.利用紫外脉冲激光辐照醋酸铜溶液,通过改变辐照能量密度,实现了对Cu2O纳米颗粒尺寸的调控。根据红外光谱对比分析结果,证明了激光辐照后醋酸铜分子内电子从配体到金属离子的转移是醋酸铜还原成Cu2O的原因。2.在醋酸铜溶液中加入乙二醇后,随着辐照能量密度增大,Cu2O纳米结构的形貌从颗粒状变成菊花状后,又逐渐变成六脚状,最终又回到颗粒状。通过观察Cu2O纳米结构的形貌随辐照时间增加的演化过程,探究了Cu2O纳米结构的形貌生长过程,发现Cu2O纳米结构的形貌变化与乙二醇的分子结构和晶面选择性吸附有关。3.采用紫外激光化学法,利用Ag纳米线的LSPR的局域场增强效应促进光化学反应,实现了Cu2O颗粒在Ag纳米线表面的快速、致密沉积,制备了Ag纳米线/Cu2O核壳结构。通过SEM表征证明了表面活性剂（PVP）对Cu2O颗粒团聚的抑制作用,实现了Cu2O沿着Ag纳米线的层状生长,从而获得致密、均匀的Ag纳米线/Cu2O核壳结构。随着激光辐照时间延长,Ag纳米线/Cu2O核壳结构的壳层厚度呈递增趋势。在此基础上加入乙二醇,进一步获得了Ag纳米线/Cu2O核壳花状结构。最后初步验证了Ag纳米线/Cu2O核壳结构的光催化性能。