金屬-金屬氧化物納米復(fù)合材料的制備及其光電應(yīng)用.pdf

1、眾所周知，金屬氧化物是一類物理化學(xué)性能優(yōu)良的半導(dǎo)體材料，在光學(xué)、光電子學(xué)、傳感器、光催化、染料敏化太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。金屬氧化物由于其豐富的形貌、結(jié)構(gòu)、可變的價(jià)態(tài)以及可調(diào)節(jié)的氧空穴濃度，這些為構(gòu)造性能獨(dú)特的新材料提供了廣闊的空間。隨著科學(xué)的發(fā)展，單獨(dú)的金屬氧化物已不能滿足人們需求，因而將其與金屬，其他半導(dǎo)體納米材料，碳材料等復(fù)合，賦予了其嶄新的性能，并大大拓展了其應(yīng)用范圍。其中貴金屬如Au，Pt等具有良好的導(dǎo)電性和較高的可見光

2、吸收能力，將其與金屬氧化物復(fù)合后可以作為電子捕獲劑不僅有效防止被激發(fā)后的電子與空穴復(fù)合，還可以作為光捕獲劑顯著增強(qiáng)金屬氧化物對(duì)可見光的吸收，使得金屬氧化物的光電性能更為優(yōu)越，應(yīng)用范圍更廣。其中，氧化錫(SnO2)和氧化鈰(CeO2)因其優(yōu)異的光電性質(zhì)被認(rèn)為是金屬氧化物中最有應(yīng)用前景的功能材料之一。鑒于它們?cè)诠δ芷骷械闹匾?，我們選取SnO2和CeO2這兩種金屬氧化物為研究對(duì)象，將這兩種金屬氧化物與貴金屬?gòu)?fù)合并對(duì)它們的光電性能進(jìn)行了深入

3、研究。
　　全文的主要研究?jī)?nèi)容及研究結(jié)果如下：
　　1.采用一種簡(jiǎn)易的一步法合成了大小均一，分散均勻的Au-SnO2復(fù)合納米球(HNSs)。該方法利用了還原性的Sn2+與氧化性的Au3+及溶解的氧氣之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)，原位生成Au納米顆粒(NPs)和SnO2納米顆粒(NPs)。Au納米顆粒不僅可以捕獲電子，提高電子-空穴對(duì)的壽命，還可以增強(qiáng)可見光吸收強(qiáng)度，這些都有利于提高該復(fù)合物的光電化學(xué)性能。以半胱氨酸作為光電生物傳感實(shí)

4、驗(yàn)中的檢測(cè)對(duì)象，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明構(gòu)建的生物傳感器對(duì)于半胱氨酸體現(xiàn)出優(yōu)異的檢測(cè)性能，即具有較寬的檢測(cè)范圍(0.4 mM-12mM)和較低的檢測(cè)限(0.1mM)。因此這種光電性功能優(yōu)良的Au-SnO2復(fù)合納米球可以進(jìn)一步拓展到光催化、光電傳感器、以及其他光電應(yīng)用領(lǐng)域。
　　2.采用溶劑熱方法，在不添加任何表面活性劑條件下，制得了Au-SnO2復(fù)合納米空心球。使用透射電鏡和掃描電鏡等對(duì)該納米材料進(jìn)行了表征測(cè)試，結(jié)果顯示這種方法制得Au-Sn

5、O2復(fù)合納米中空球尺寸約在130-180nm范圍內(nèi)，分散均勻。Au的摻雜可以與形成肖特基結(jié)，抑制電子返回到染料或電極上，因而增加作為電極的短路電流和光電轉(zhuǎn)換效率，并且中空結(jié)構(gòu)具有光散射和反射能力，提高其作為光陽(yáng)極材料的光伏特性。因此，這種納米復(fù)合材料具有較好的光電性能，可將其應(yīng)用作為染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSCs)的光陽(yáng)極。
　　3.采用乙醇，乙二醇，水等不同溶劑作為反應(yīng)液，利用水熱方法可控合成了不同形貌的CeO2納米晶體。采用一