光催化劑中的等離子共振

1、光催化劑中的等離子共振 報(bào)告人： Au/TiO2樣品被可見(jiàn)光照射后,表面等離子 共振使金屬粒子周?chē)恼袷庪妶?chǎng)增強(qiáng),導(dǎo)致 從表面態(tài)向TiO2導(dǎo)帶的電子易于激發(fā)，使得 Au/TiO2在可見(jiàn)光波段( 420700nm)都出現(xiàn)了 陽(yáng)極光電流。 這是由于納米金屬顆粒的表面等離子共振由于納米金屬顆粒的表面等離子共振 引起的引起的 等離子振動(dòng)： 金屬表面存在大量自由電子，當(dāng)光照射到金屬表面時(shí)， 電子受光波作用發(fā)生集體共振，共振產(chǎn)生表面等離子波。 由于連續(xù)的金屬薄膜電子濃度很高，所以等離子波的振蕩 頻率很大。 但是對(duì)于金屬納米顆粒，由于大量減少了電子 數(shù)目，其振蕩頻率可降至可見(jiàn)光范圍。 即由于貴金屬納米粒子的

2、尺寸效應(yīng)及量子效應(yīng)通過(guò)光照 射能激發(fā)引起表面等離子共振。 （表面等離子體吸收的頻率和寬度與金屬顆粒的尺寸和 形狀有關(guān), 也與金屬本身的介電常數(shù)和周?chē)橘|(zhì)的介電常數(shù) 有關(guān)。通過(guò)控制金屬納米顆粒的尺寸、形貌和結(jié)構(gòu), 可調(diào)節(jié) 其表面等離子體共振峰位） Ryan Huschka LANP （ Laboratory for NanoPhotonics ） Seminar February 19, 2008 A Plasmonic Photocatalyst Consisting of Silver Nanoparticles Embedded in Titanium Dioxide Cross-sect

3、ional view of TiO2 film on Agcore-SiO2-shell on a SiO2 substrate. SiO2 thickness for (a) and (b) was 20 nm 貴金屬納米粒子因具有表面等離子共振效應(yīng)而成 為研究熱點(diǎn). 一些等離子體體系被應(yīng)用到光催化降 解有機(jī)染料等領(lǐng)域, 其中以 Ag 及 Ag 鹵化銀復(fù)合 納米粒子為等離子體光催化劑的研究相對(duì)較多。 相關(guān)文獻(xiàn)相關(guān)文獻(xiàn) AgAgCl: A Highly Efficient and Stable Photocatalyst Active under Visible Light Highly Ef

4、ficient Visible-Light Plasmonic Photocatalyst AgAgBr Visible-light-induced photocatalysis through surface plasmon excitation of gold on titania surfacesw A Highly Active Titanium Dioxide Based Visible-Light Photocatalyst with Nonmetal Doping and Plasmonic Metal Decoration Wang 等以 AgMoO4和 HCl 為原 料, 采

5、用離 子 交 換 和 光 致 還 原 法 合 成 了 不 同 形 狀 的 AgAgCl 等離子體光催化劑. ion-ion- exchange exchange reactionreaction 1801801h 10 mL 0.2m AgNO3 10 mL 0.1m Na2MoO4 special teflon autoclave, mixmix e e Ag2MoO4 HCl AgCl precipitate 300 W Xe arc lamp 400 nm. silver NPs deposited on AgCl particles Photodecomposition of MO d

6、ye in solution (20 mgL)Photodecomposition of MO dye in solution (20 mgL)-1 -1 over over AgAgCl ( ) and N-doped TiO2 ( ) under visible-light irradiationAgAgCl ( ) and N-doped TiO2 ( ) under visible-light irradiation ( ( 400 nm). C is the concentration of MO dye at time t, and 400 nm). C is the concen

7、tration of MO dye at time t, and C C0 0 that in the MO solution immediately before it is kept in the dark. that in the MO solution immediately before it is kept in the dark. found that other organic dyes such as rhodamine B（玫瑰紅B） and methylene blue（亞甲基藍(lán)） are also quickly bleached by AgAgCl under vis

8、ible-light irradiation. Irradiation-time dependence of the relative concentrationIrradiation-time dependence of the relative concentration C/CC/C0 0 of the MO dye in solution over AgAgCl during of the MO dye in solution over AgAgCl during repeated photooxidation experiments under visible light.repea

9、ted photooxidation experiments under visible light. 作者認(rèn)為, AgAgCl共振體中的 Ag 粒子強(qiáng)烈吸 收可見(jiàn)光, 阻止了光生電子與 Ag+的結(jié)合, 同時(shí) Cl 與光生空穴結(jié)合形成具有強(qiáng)氧化性的Cl0自由基。 個(gè)人理解:銀納米粒子發(fā)生局域表面等離子共振 ，可以理解為價(jià)電子吸收了光子,馳豫(原子核從激發(fā) 的狀態(tài)恢復(fù)到平衡排列狀態(tài)的過(guò)程叫弛豫過(guò)程)生成“熱 電子”，這個(gè)過(guò)程電子的能量增加，即價(jià)電子變的 活潑。晶體表面的能量增加，使光生電子和光生空 穴在晶體表面發(fā)生遷移，形成了一個(gè)運(yùn)行的微電池 Wen等*采用水熱合成法和雙氧水處理制備了具有銳鈦礦相 的 TiO2納米管, 然后通過(guò)沉淀和光化學(xué)反應(yīng)將 AgAgCl 納 米粒子負(fù)載于其上, 從而制得TiO2納米管負(fù)載的表面等離子 體光催化劑。 參考文獻(xiàn): Preparation and Photocatalytic Activity of AgAgCl Modified Anata