基于表面等離激元的金屬-TiO2復(fù)合光電極的制備及其光催化性能研究.pdf

1、半導(dǎo)體材料二氧化鈦（TiO2）具有獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，成為了光催化領(lǐng)域廣泛研究的材料之一。然而阻礙該材料光催化性能提高的兩個重要因素分別是光生電子-空穴對的分離效率較低和對太陽光的利用率較低。目前，用于克服TiO2這些缺陷的方法有：非金屬（氮，氟，碘，硫等）元素?fù)诫s，半導(dǎo)體復(fù)合，貴金屬修飾以及改變TiO2的結(jié)構(gòu)等。在本論文中，我們將從貴金屬修飾以及改變 TiO2結(jié)構(gòu)兩個方面來增強(qiáng)其光催化性能。
　　一金屬-TiO2-金屬復(fù)合光電

2、極的制備及其光催化性能研究
　　我們采用磁控濺射和熱退火技術(shù)，制備了穩(wěn)定的金屬-TiO2-金屬（MDM）復(fù)合光電極，它是由金屬納米顆粒，寬禁帶半導(dǎo)體 TiO2薄膜和金屬薄膜構(gòu)成的三層結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果表明，MDM結(jié)構(gòu)在450-750 nm波長范圍內(nèi)表現(xiàn)出近乎完美的寬帶吸收特性，這是由金屬微納結(jié)構(gòu)的表面等離激元共振效應(yīng)所導(dǎo)致的。利用MDM結(jié)構(gòu)的可見光吸收特性，我們獲得了增強(qiáng)的光催化性能。相比較單一的金屬納米顆粒修飾的TiO2薄膜，MDM

3、結(jié)構(gòu)的光電轉(zhuǎn)換效率（IPCE）增強(qiáng)到了5倍；光分解水制氫量增強(qiáng)到了3倍。
　　二金屬納米顆粒修飾的 TiO2納米管復(fù)合光電極的制備及光催化性能研究
　　采用陽極氧化法制備出高比面積的TiO2納米管陣列，并以TiO2納米管陣列為載體，通過磁控濺射結(jié)合熱退火的方法獲得Au納米顆粒修飾的TiO2復(fù)合光電極。研究結(jié)果表明，Au納米顆粒均勻地分散在TiO2納米管的表面和內(nèi)壁，且Au納米顆粒的形貌，尺寸可以通過調(diào)整初始Au薄膜的濺射厚度