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等离子体贵金属纳米颗粒与半导体材料复合的光催化材料

  • 分类:技术支持
  • 作者:等离子清洗机-CRF plasma等离子设备-等离子表面处理机厂家-诚峰智造
  • 来源:
  • 发布时间:2021-04-07
  • 访问量:

【概要描述】        聚合物半导体石墨相氮化碳(g-C3N4)作为无金属的可见光催化剂因其独特的结构和性能,在太阳能转换和环境治理领城受到广泛的关注。但单一g-C3N4还存在比表面积小、电子空穴复合率高等问题,因此人们提出了新型等离子光催化材料的概念,通过金属表面等离子体效应对g-C3N4进行表面修饰,进而提高光催化性能。         石墨相氮化碳(g-C3N4)仅由C.N元素组成,制备原料便宜,制备方法简单,具有合适的能带位置、良好的光学性质、优异的热稳定性以及化学稳定性。然而,当光照射到氮化碳表面产生电子和空穴时,由于复合率较高,光生电子在到达半导体-电解质界面之前复合,这将大大影响光催化的效率。         科学家们尝试利用金属元素或非金属元素掺杂来达到优化g-C3N4性能的目的。在g-C3N4骨架中引人新元素,从而改变材料的电子结构,达到调节g-C3N4的光学及其它物理性质的作用。         等离子体光催化材料,即基于具有贵金属纳米颗粒的表面等离子体共振效应的金属纳米颗粒与半导体材料复合的光催化材料的,当贵金属纳米颗粒(主要是Au和Ag,尺寸为几十至几百纳米)分散到半导体光催化剂中扩大可见光吸收范围,同时增强光吸收能力。         一般认为与常见的半导体光催化相比,等离子体光催化中具有2个效应:肖特基势垒和局部表面等离子体共振(LSPR)。前者主要有利于电荷分离和转移,而后者有助于可见光的吸收和活性电荷载体的激发。         当贵金属与半导体接触后,就会形成肖特基势垒,它是贵金属纳米颗粒与半导体光催化剂接触的结果,并且被认为是等离子体光催化的固有特征。在金属与半导体界面之间会形成一个内部电场,在肖特基势垒内部或附近产生的电子和空穴受电场作用会在不同方向上移动。         此外,金属部分为电荷转移提供通道,其表面作为电荷捕获光反应中心,可增强可见光吸收。肖特基结与快速电荷转移通道可有效抑制电子-空穴复合。相比较肖特基作用,局部表面等离子体共振增强光催化作用更加明显。         当入射光照射在金属纳米颗粒上时,振荡电场使传导电子一起振荡,金属表面存在的自由振荡的电子与光子相互作用产生沿着金属表面传播的电子疏密波,是一种电磁表面波,即表面等离子体。当人射光子的频率与金属内的等离子体振荡频率相同时,就会产生共振,对入射光产生很强的吸收作用,发生局域表面等高子体共振。         局域表面等离子体共振能激发更多的电子和空穴,加热周围环境以增加氧化还原反应速率和电荷转移,极化非极性分子以更好地吸附。  

等离子体贵金属纳米颗粒与半导体材料复合的光催化材料

【概要描述】        聚合物半导体石墨相氮化碳(g-C3N4)作为无金属的可见光催化剂因其独特的结构和性能,在太阳能转换和环境治理领城受到广泛的关注。但单一g-C3N4还存在比表面积小、电子空穴复合率高等问题,因此人们提出了新型等离子光催化材料的概念,通过金属表面等离子体效应对g-C3N4进行表面修饰,进而提高光催化性能。


        石墨相氮化碳(g-C3N4)仅由C.N元素组成,制备原料便宜,制备方法简单,具有合适的能带位置、良好的光学性质、优异的热稳定性以及化学稳定性。然而,当光照射到氮化碳表面产生电子和空穴时,由于复合率较高,光生电子在到达半导体-电解质界面之前复合,这将大大影响光催化的效率。
        科学家们尝试利用金属元素或非金属元素掺杂来达到优化g-C3N4性能的目的。在g-C3N4骨架中引人新元素,从而改变材料的电子结构,达到调节g-C3N4的光学及其它物理性质的作用。
        等离子体光催化材料,即基于具有贵金属纳米颗粒的表面等离子体共振效应的金属纳米颗粒与半导体材料复合的光催化材料的,当贵金属纳米颗粒(主要是Au和Ag,尺寸为几十至几百纳米)分散到半导体光催化剂中扩大可见光吸收范围,同时增强光吸收能力。
        一般认为与常见的半导体光催化相比,等离子体光催化中具有2个效应:肖特基势垒和局部表面等离子体共振(LSPR)。前者主要有利于电荷分离和转移,而后者有助于可见光的吸收和活性电荷载体的激发。
        当贵金属与半导体接触后,就会形成肖特基势垒,它是贵金属纳米颗粒与半导体光催化剂接触的结果,并且被认为是等离子体光催化的固有特征。在金属与半导体界面之间会形成一个内部电场,在肖特基势垒内部或附近产生的电子和空穴受电场作用会在不同方向上移动。
        此外,金属部分为电荷转移提供通道,其表面作为电荷捕获光反应中心,可增强可见光吸收。肖特基结与快速电荷转移通道可有效抑制电子-空穴复合。相比较肖特基作用,局部表面等离子体共振增强光催化作用更加明显。
        当入射光照射在金属纳米颗粒上时,振荡电场使传导电子一起振荡,金属表面存在的自由振荡的电子与光子相互作用产生沿着金属表面传播的电子疏密波,是一种电磁表面波,即表面等离子体。当人射光子的频率与金属内的等离子体振荡频率相同时,就会产生共振,对入射光产生很强的吸收作用,发生局域表面等高子体共振。
        局域表面等离子体共振能激发更多的电子和空穴,加热周围环境以增加氧化还原反应速率和电荷转移,极化非极性分子以更好地吸附。
 

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  • 发布时间:2021-04-07 17:48
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等离子体贵金属纳米颗粒与半导体材料复合的光催化材料:
        聚合物半导体石墨相氮化碳(g-C3N4)作为无金属的可见光催化剂因其独特的结构和性能,在太阳能转换和环境治理领城受到广泛的关注。但单一g-C3N4还存在比表面积小、电子空穴复合率高等问题,因此人们提出了新型等离子光催化材料的概念,通过金属表面等离子体效应对g-C3N4进行表面修饰,进而提高光催化性能。

诚峰智造等离子体半导体处理
        石墨相氮化碳(g-C3N4)仅由C.N元素组成,制备原料便宜,制备方法简单,具有合适的能带位置、良好的光学性质、优异的热稳定性以及化学稳定性。然而,当光照射到氮化碳表面产生电子和空穴时,由于复合率较高,光生电子在到达半导体-电解质界面之前复合,这将大大影响光催化的效率。
        科学家们尝试利用金属元素或非金属元素掺杂来达到优化g-C3N4性能的目的。在g-C3N4骨架中引人新元素,从而改变材料的电子结构,达到调节g-C3N4的光学及其它物理性质的作用。
        等离子体光催化材料,即基于具有贵金属纳米颗粒的表面等离子体共振效应的金属纳米颗粒与半导体材料复合的光催化材料的,当贵金属纳米颗粒(主要是Au和Ag,尺寸为几十至几百纳米)分散到半导体光催化剂中扩大可见光吸收范围,同时增强光吸收能力。
        一般认为与常见的半导体光催化相比,等离子体光催化中具有2个效应:肖特基势垒和局部表面等离子体共振(LSPR)。前者主要有利于电荷分离和转移,而后者有助于可见光的吸收和活性电荷载体的激发。
        当贵金属与半导体接触后,就会形成肖特基势垒,它是贵金属纳米颗粒与半导体光催化剂接触的结果,并且被认为是等离子体光催化的固有特征。在金属与半导体界面之间会形成一个内部电场,在肖特基势垒内部或附近产生的电子和空穴受电场作用会在不同方向上移动。
        此外,金属部分为电荷转移提供通道,其表面作为电荷捕获光反应中心,可增强可见光吸收。肖特基结与快速电荷转移通道可有效抑制电子-空穴复合。相比较肖特基作用,局部表面等离子体共振增强光催化作用更加明显。
        当入射光照射在金属纳米颗粒上时,振荡电场使传导电子一起振荡,金属表面存在的自由振荡的电子与光子相互作用产生沿着金属表面传播的电子疏密波,是一种电磁表面波,即表面等离子体。当人射光子的频率与金属内的等离子体振荡频率相同时,就会产生共振,对入射光产生很强的吸收作用,发生局域表面等高子体共振。
        局域表面等离子体共振能激发更多的电子和空穴,加热周围环境以增加氧化还原反应速率和电荷转移,极化非极性分子以更好地吸附。

 

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