光催化剂中的等离子共振

1、光催化剂中的等离子共振 报告人： Au/TiO2样品被可见光照射后,表面等离子 共振使金属粒子周围的振荡电场增强,导致 从表面态向TiO2导带的电子易于激发，使得 Au/TiO2在可见光波段( 420700nm)都出现了 阳极光电流。 这是由于纳米金属颗粒的表面等离子共振由于纳米金属颗粒的表面等离子共振 引起的引起的 等离子振动： 金属表面存在大量自由电子，当光照射到金属表面时， 电子受光波作用发生集体共振，共振产生表面等离子波。 由于连续的金属薄膜电子浓度很高，所以等离子波的振荡 频率很大。 但是对于金属纳米颗粒，由于大量减少了电子 数目，其振荡频率可降至可见光范围。 即由于贵金属纳米粒子的

2、尺寸效应及量子效应通过光照 射能激发引起表面等离子共振。 （表面等离子体吸收的频率和宽度与金属颗粒的尺寸和 形状有关, 也与金属本身的介电常数和周围介质的介电常数 有关。通过控制金属纳米颗粒的尺寸、形貌和结构, 可调节 其表面等离子体共振峰位） 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 贵金属纳米粒子因具有表面等离子共振效应而成 为研究热点. 一些等离子体体系被应用到光催化降 解有机染料等领域, 其中以 Ag 及 Ag 卤化银复合 纳米粒子为等离子体光催化剂的研究相对较多。 相关文献相关文献 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 为原 料, 采

5、用离 子 交 换 和 光 致 还 原 法 合 成 了 不 同 形 状 的 AgAgCl 等离子体光催化剂. 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（玫瑰红B） and methylene blue（亚甲基蓝） 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. 作者认为, AgAgCl共振体中的 Ag 粒子强烈吸 收可见光, 阻止了光生电子与 Ag+的结合, 同时 Cl 与光生空穴结合形成具有强氧化性的Cl0自由基。 个人理解:银纳米粒子发生局域表面等离子共振 ，可以理解为价电子吸收了光子,驰豫(原子核从激发 的状态恢复到平衡排列状态的过程叫弛豫过程)生成“热 电子”，这个过程电子的能量增加，即价电子变的 活泼。晶体表面的能量增加，使光生电子和光生空 穴在晶体表面发生迁移，形成了一个运行的微电池 Wen等*采用水热合成法和双氧水处理制备了具有锐钛矿相 的 TiO2纳米管, 然后通过沉淀和光化学反应将 AgAgCl 纳 米粒子负载于其上, 从而制得TiO2纳米管负载的表面等离子 体光催化剂。 参考文献: Preparation and Photocatalytic Activity of AgAgCl Modified Anata