关键词： 2D material   Plasmo resonance   Synergistic effect   Carbon quantum dot   Electron buffer  

摘要： Herein,we report a novel ternary material comprised of Ag nanoparticles and carbon quantum dots(CDs),which are co-loaded using 2D Bi4Ti3O12(BIT)*** this system,Ag can be applied as excited electron-hole pairs in the Bi4Ti3O12 by transferring the plasmonic energy from the metal to the *** surface plasmon resonance of Ag can promote the electron transfer properties of the CDs,thereby improving the separation efficiency of the electron-hole ***,the CDs can act as an electron buffer to decrease the recombination rate of the electron ***,CDs are prepared using a biomaterial,which can provide a chemical group to enhance the electron transfer and *** synergistic effects of CDs,Ag,and BIT enable the design of a photocatalytic application with a remarkably improved efficiency and operational stability.

关键词： CuO纳米片   Ag纳米颗粒   湿度传感器   湿敏特性  

摘要： 贵金属负载金属氧化物的湿敏特性一直是近年来研究的热点,本论文采用低温液相法制备CuO纳米片,再以湿化学还原的方法得到了Ag修饰的CuO纳米片复合材料。通过改变前驱体溶液AgNO3的浓度实现对Ag/CuO纳米片复合体系中Ag含量的优化,进而获得最佳湿敏特性的湿敏元件。结果表明,负载Ag后,湿敏元件表现出优良的湿敏特性,当AgNO3的浓度为4 mM时,该湿敏元件达到最佳的感湿性能。在5% RH到95% RH的范围内,复阻抗变化高达4个量级,灵敏度达到1.5 ×104,响应时间为35 s,恢复时间为63 s,湿滞为0.39%,明显高于纯CuO纳米片的湿敏特性。

关键词： 金刚石   Ag纳米颗粒   场发射性能  

摘要： 采用电泳沉积的方法在钛基体上沉积了不同含量Ag纳米颗粒掺杂的金刚石复合薄膜,利用扫描电子显微镜、X射线衍射光谱和拉曼光谱对样品的结构和形貌进行表征,最后进行场发射特性的测试。SEM试验结果表明,制备得到的薄膜连续、致密且纳米颗粒均匀的分布在其中。场发射测试结果显示样品的场发射性能随着复合膜中Ag含量的增加呈现先增强后降低的趋势,在Ag纳米颗粒的掺杂含量为7.5 mg (0.18 g/L)时,复合膜的场发射性能最优。此时,开启电场(E0)低至1.55 V/μm,在1.96 V/μm的电场强度下可以得到22.69μA/cm2的场发射电流密度,这表明适量的Ag纳米颗粒掺杂可以显著提升样品场发射性能。同时,文中结合F-N理论进一步讨论了Ag纳米颗粒掺杂含量的变化对金刚石场膜发射性能影响的作用机理。

关键词： 光催化   复合   降解   掺杂   纳米TiO2  

摘要： 利用溶胶-凝胶法制备Ag掺杂TiO_2纳米颗粒,并用XRD、SEM、Raman、FT-IR、UV-Vis、PL等对其物理、化学性能进行表征,结果表明,Ag掺杂能够改变TiO_2的禁带宽度和光生电子-空穴复合概率。光催化实验表明,4%的Ag-TiO_2具有最佳的光催化活性,60 min后对MB的降解率达到96%,光催化活性的提升归因于光吸收的增加和光生电子-空穴复合的减少。

关键词： Au@Ag   没食子酸   纳米颗粒   催化  

摘要： 采用没食子酸修饰Au@Ag纳米颗粒,并利用紫外可见光吸收光谱对不同条件(金/银摩尔比、保护剂用量、反应温度、反应时间)制备所得纳米颗粒进行表征,最佳工艺条件为:金/银摩尔比1∶5,加入0.06%的三聚磷酸钠作保护剂,反应温度控制在60℃,反应时间15分钟。透射电镜结果表明该产物为类球形,平均直径21.7nm,分散性好。实验表明Au@Ag纳米颗粒具有类过氧化物酶催化活性,对比单纯Au、Ag纳米颗粒,其催化活性更强,其催化效果在浓度为10mmol·L^(-1),过氧化氢浓度为0.5%,pH值约为9时最优。

关键词： 金属增强荧光   Ag纳米颗粒   核壳结构   Ag@SiO2@CsPbBr3   钙钛矿量子点   光谱调控  

摘要： 金属增强荧光(MEF)来源于贵金属纳米颗粒局域表面等离子体共振(LSPR)效应,LSPR是金属纳米材料非常独特的光学特性,也是纳米材料研究领域的重要前沿方向。利用LSPR效应可以增强荧光分子的荧光信号强度,提高荧光检测法的灵敏度、准确度和适用范围,在光电器件、单分子检测以及能量转移等领域具有重要的应用价值。基于对MEF的研究,本文通过多元醇法、改进后的Stober法和热注入法等方法设计合成了具有特殊形貌和核壳结构的Ag@SiO2@CsPbBr3复合纳米粒子,通过改变SiO2的厚度,调控Ag纳米颗粒和CsPbBr3量子点二者之间的距离,从而对量子点荧光光谱行为进行研究。本论文的主要研究内容和结论如下:(1)核壳型Ag@SiO2复合纳米颗粒的制备与表征:采用多元醇法以乙二醇为溶剂,通过调节反应时间、温度、PVP分子量及浓度制备银纳米颗粒(Ag NPs)。然后,采用Stober法,以正硅酸乙酯(TEOS)作为硅源,在Ag NPs表面包覆不同厚度的SiO2层制得Ag@SiO2复合纳米颗粒,并对其表面进行氨基官能化。研究了SiO2壳层厚度的调控方法,并进行了 TEM、SEM和紫外-可见吸收光谱表征。结果表明,Ag NPs分散性好、形貌规则、粒径大小约60 nm,表面包覆了 1-55 nm不等的SiO2层。其表面等离子体共振吸收峰为420nm,且随着表面包覆SiO2层厚度的增加,其表面等离子体共振吸收峰逐渐发生红移。(2)Ag@SiO2@CsPbBr3复合纳米颗粒的制备与表征:首先,采用热注入法,通过控制反应温度制备粒径大小在1.3-9.5 nm,发射波长从465-536 nm的CsPbBr3量子点,系统地探究了合成温度对CsPbBr3量子点各项性能的影响,并对其粒径大小、发光波长、半峰宽、吸收波长、量子效率进行表征,结果表明,在高温下合成的CsPbBr3量子点发射波长红移,半峰宽较窄,量子效率高,表明合成温度对钙钛矿量子点结晶有重要的影响,通过分析得出,在高温下CsPbBr3量子点会从斜方晶系转变为立方晶系。然后,以已成功制备的核壳型Ag@SiO2为结构单元,利用静电吸附原理,在四氢呋喃溶液(THF)中,使CsPbBr3量子点吸附到Ag@Si02纳米颗粒表面,成功制备了 Ag@SiO2@CsPbBr3复合纳米颗粒。探究了制备条件对实验结果的影响,并通过表征与理论计算相结合,探讨了Ag@SiO2@CsPbBr3复合纳米颗粒与SEF效应的关系。通过对其荧光寿命的表征分析得到,Ag纳米颗粒使CsPbBr3量子点的辐射速率加快,荧光发射强度提高,实现了对钙钛矿量子点荧光强度最高2.6倍的增强。综上所述,通过制备具有核壳结构的Ag@SiO2@CsPbBr3复合纳米颗粒,并通过改变SiO2的厚度来调控Ag纳米颗粒和CsPbBr3量子点二者之间的距离,可以获得高效的荧光辐射增强。

关键词： Ag纳米颗粒   浸润度   高斯分布   表面增强拉曼散射  

摘要： 高性能 SERS(Surface Enhanced Raman Spectroscopy,SERS)活性衬底能够避免荧光背景的干扰,提高生化分析检测灵敏度,因而在生物化学、生物物理和分子生物学等领域有着广泛的应用前景。本文采用磁控溅射和快速热处理相结合的方式,在单晶硅表面制备了粒径单高斯分布及双高斯分布的Ag球冠状纳米颗粒,并研究了其在不同退火温度下的形貌演变过程、形核机理及其在SERS衬底方面的应用。主要成果如下:1、采用磁控溅射和快速热退火相结合的方式制备出不同粒径和表面覆盖率的球冠状Ag纳米颗粒。理论计算和试验结果均表明当球冠状Ag纳米颗粒平均粒径为45.2 nm,表面覆盖率为35.6%时,相较于裸Si衬底,其作为SERS衬底检测石墨烯的G峰具有50倍增强,同时该制备方法简单易行且具有高重复性。2、本文较完整地解释了银纳米薄膜快速热退火条件下生成球冠状银纳米颗粒机理。根据薄膜成核长大热力学,分析多种几何体纳米颗粒成核过程中体系自由能改变量及形成晶核的成核功。研究发现:当成核功最低时,表面扩散容易进行,球冠状颗粒将自发地优先进行扩散。在FDTD模拟计算中,浸润角在90-180°范围内时,145°浸润角半径30 nm的球冠银纳米颗粒与Si衬底接触面的局域场最强达23.3 V/m,理论增强因子可达2.94 ×105。3、二次重复制备了厚度不同的金属薄膜,获得了高重复性、形貌尺寸双高斯曲线分布的球冠状银纳米颗粒SERS衬底。通过调整金属纳米薄膜厚度顺序,结合退火工艺,两次沉积Ag纳米薄膜可以在第一次生长的Ag纳米颗粒基础上再次生长。通过生成新颗粒和减小颗粒间隙,纳米颗粒耦合的局域场得到增强。将试验样品与试验和模拟结果分别进行对比,结果均显示颗粒在先沉积3.5 nm后沉积2nm的SERS衬底上的SERS效果最强,其作为SERS衬底G峰具有467倍Si表面增强拉曼散射能力和高重复性。4、利用FDTD solution软件模拟了 Ag颗粒尺寸及间距与局域场分布的关系。研究发现,在小颗粒粒径12 nm,大纳米颗粒尺寸为36 nm,颗粒间距为6 nm时,SERS增强因子达4.96× 103,双层Ag颗粒衬底相对于单层Ag颗粒衬底的SERS增强2.7倍。

关键词： TiO2   Ag纳米颗粒   氧空位   表面拉曼增强  

摘要： 自工业革命以后,能源危机和环境污染已经成为人们日益面临的两大疑难问题。表面拉曼增强是污染物检测的常见方法,寻找一种敏感、廉价的拉曼基材是当前的难题。这样的研究课题具有重要的理论与现实意义。纳米Ag颗粒具有局域表面等离子激元共振（LSPR）特性,能够诱导改变材料的带宽,改变光学性能改变,大大提高拉曼增强性能,常被用作与半导体复合。但纳米Ag容易被氧化,制得的基材失效快;二氧化钛是常见的拉曼半导体材料但是光响应范围过窄、拉曼增强能力弱,因此需要对其进行改性,自掺杂是常见的改性方式,优点是不会引入其他污染物质而且制得的材料拉曼增强效果好,但是为了改性而引入的氧空位容易和空气中的氧气复合难以保存。围绕这两个问题,本文开展以下工作:本文主要进行了通过在FTO导电玻璃表面上生长金红石型的二氧化钛阵列薄膜,得到了理想的材料。之后,通过混合有机物还原法在薄膜表面负载银纳米颗粒,并利用低温等离子技术彻底还原银纳米颗粒。为了更好调控银纳米颗粒大小和分布情况,文中探究了混和有机物沉淀法中的温度、沉积时间、溶液比例等因素对最终效果的影响。最后,通过乙醇注入法在经过预处理的材料中引入氧空位本征缺陷。本文采用SEM、EDS、XPS、TEM、XRD、EPR、Raman、UV-vis和接触角测试等测试方法对样品进行表征。主要内容如下:1)通过FTO导电玻璃作为基体材料,利用水热法在其表面生长得到垂直于FTO表面生长的金红石二氧化钛阵列薄膜。并利用混合有机溶液沉积法、低温等离子还原法和乙醇热处理法得到了表面自掺杂的Ag颗粒负载的二氧化钛纳米棒薄膜。且Ag纳米颗粒的尺寸小于20 nm,形貌良好,高度分散。Ag-TiO2自掺杂纳米复合材料相比于纯TiO2纳米棒、纯Ag-TiO2、纯自掺杂TiO2具有可见光响应、更高的拉曼增强能力,峰高为原来的近3倍,1365 cm-1处的增强因子（EF）和相对增强因子（REF）分别可以达到2.56和2.8×10～6,增强因子提高3个数量级,增强效果可比金属基底。2)通过比较调整化学沉淀法和乙醇热处理法的操作顺序的样品,表征物理化学性能和普通样品性能,我们发现Ag颗粒与自掺杂引入的氧空位间具有协同作用,并提出了协同的机理假设:二氧化钛带隙中形成缺陷能级（Ess）充当新的价带,导致电子转移过程的能级重新分布;Ag中的自由电子负电荷平衡氧空位中的正电荷,使达到电位平衡,破坏材料的亚稳态。3)采集各个样品在空气中放置两个月后的物理化学参数,研究其抗氧化性能。结果表明,拉曼增强效果基本不随存放时间改变,Ag颗粒和氧空位的协同作用可以同时提高双方的抗氧化能力。对此,我们提出了弛豫作用的假设:Ag纳米颗粒可以延缓表面氧空位和空气中氧气的还原速度;材料中的体氧空位可移动到材料表面,补充与氧气复合的氧空位不足。4)基于自扩散系数随时间的衰减规律,建立氧空位参数的菲克扩散模型,从模型中得出氧空位结构几何参数控制着扩散系数的衰减规律,几何数据通过控制扩散分子的受力时间决定终止时刻的扩散系数大小（M值）、控制菲克扩散系数的衰减速率,进而改变菲克扩散系数衰减曲线形态。

关键词： TiO2纳米管阵列   Ag纳米颗粒   CdSe半导体   降解MB   光电产氢  

摘要： 环境污染和能源短缺已成为影响人类社会可持续发展且亟待解决的两大难题。光催化技术以利用太阳能为基础,成为从源头上解决上述难题的绿色技术之一。构建性能优异的光催化剂以实现对太阳能的高效利用是当前研究的核心。二氧化钛(TiO)作为一种传统的半导体光催化材料以廉价、无毒、稳定性好等优点受到广泛研究。本文以TiO纳米管阵列薄膜为基底(TiO nanotube arrays,TiO NTs),在其表面负载窄禁带半导体和贵金属纳米颗粒提高TiO NTs的光电性能。并进一步通过二者共敏化增强体系光电催化活性,提高对太阳能的利用效率。主要研究内容如下:(1)采用阳极氧化法成功制备出形貌规整的TiO NTs,随后通过原位生长法,在TiO NTs表面负载CdSe纳米晶(CdSe/TiO NTs),研究表明CdSe均匀分布在纳米管表面。复合样品在可见光区出现的吸收峰,说明引入CdSe有效拓展了体系光响应范围。原位反应7h制备的CdSe/TiO NTs样品(7-CdSe/TiO NTs)光电流密度达到纯TiO NTs的2.86倍,并具有较高的开路电压、更正的平带电位及较低的载流子传输阻抗,表明CdSe负载能够有效增强载流子产生、累积和传输。光电催化降解亚甲基蓝(methylene blue,MB)结果表明,7-CdSe/TiO NTs样品的降解动力学常数最大(0.00438 min-1),表现出最优的催化活性并具有良好的稳定性。(2)通过微波辅助化学还原法,使Ag纳米颗粒原位生长在TiO NTs表面,制备得到Ag/TiO NTs样品。XRD、XPS和SEM表征结果表明Ag纳米颗粒成功沉积在纳米管表面。由于Ag纳米颗粒的表面等离子共振效应,复合样品在400-500 nm光谱范围内具有很强吸收。Ag NO3浓度为0.005 mol/L时制备的Ag/TiO NTs样品(0.0050-Ag/TiONTs)光电流密度最大(0.185 m A/cm2),为TiO NTs的1.85倍,当Ag的前驱体浓度继续增加,二元复合物的光电流密度反而下降。光电催化降解MB实验结果展现出相同的现象。样品0.0050-Ag/TiO NTs的降解效率为65.75%,并在3次循环实验后仍然达到65.54%。由此表明,负载适当的Ag纳米颗粒可以提高TiO NTs光电催化活性。(3)将上述光电催化性能最优的Ag/TiO NTs样品,进一步通过(1)中方法在其表面原位生长CdSe纳米晶,首次制备得到CdSe/Ag/TiO NTs。研究表明,CdSe和Ag同时负载在TiO纳米管表面,且样品中存在CdSe、Ag和TiO两两相互接触的微观结构。CdSe/Ag/TiO NTs样品经光照反应2.5 h后,光电产氢量达到413.99μmol/cm2,为TiO NTs的3.47倍,表现出优异的催化活性。三元复合物不仅表现出优异的可见光捕获能力,而且具有最低的载流子传输阻抗,等效模拟电路中电阻仅为4679Ω。结合样品单波长照射下载流子寿命计算结果及能带分析,说明Ag不仅通过表面等离子共振效应,提供大量热电子增强体系的光电性能,而且可以通过上述微观结构改变CdSe和TiO之间光生载流子传输路径进而提高了光生电子和空穴的分离效率。

关键词： MOFs材料   荧光识别   抗生素   电催化析氢   Ag纳米颗粒   硝基苯还原  

摘要： MOFs材料是由金属中心和有机配体组成,由于结构成分多样、尺寸大小可调、孔隙率高及具有功能性位点使得它们在荧光识别和催化领域有广泛的应用,然而,设计和合成预期结构仍然是一个难题,因为影响最终结构的因素有很多,例如中心金属,有机配体和实验条件,在这些因素中,已证明有机配体对MOFs材料的构成最为重要。多功能配体被广泛使用是由于它可以通过多种配位模式用于构筑MOFs材料,其中,包括四唑和羧酸基团在内的双功能有机配体在构建多功能配位网络中得到了更广泛的应用,本文致力于金属-氮唑羧酸类框架材料的构筑及它们在荧光识别和催化方面的应用。第二部分的内容为利用5-(4-(四唑-5-基)苯)间苯二甲酸有机配体与稀土及过渡金属离子反应制备了10例结构不同的MOFs材料,并对所合成材料的制备过程、晶体结构、PXRD、热重及固体荧光进行了详细的分析叙述。第三部分的内容为研究了晶态材料1-3对抗生素、阴阳离子及硝基芳香族化合物的荧光识别性能,结果显示,晶态材料1识别的是硝唑类抗生素(MDZ、ODZ和RDZ);晶态材料2对呋喃类抗生素(FZD、NFZ和NFT)、Cu及CrO离子显示出良好的选择性识别和较高的灵敏度,且晶态材料2对FZD、NFZ和NFT的淬灭常数K分别是2.78×10M,3.21×10M和2.54×10M,相应的检测限为7.38×10M、6.38×10M和8.06×10M,对Cu和CrO的淬灭常数K分别为3.09×10M和2.42×10M,检测限分别为6.63×10M和8.46×10M;而晶态材料3相比于1和2来说识别的物质较单一,它识别的是罗硝唑(RDZ)和对硝基苯酚(4-NP),经计算得,晶态材料3对RDZ和4-NP的淬灭常数K分别为1.5×10M和2.97×10M,对应的检测限分别为1.86×10M和1.35×10M,而且对上述3例晶态材料的荧光识别原理进行了详细探讨,最终归纳为晶态材料与分析物之间发生了能量的传递或能量的竞争吸收。第四部分的内容为研究了晶态材料4-8及它们与其它物质的复合材料在催化方面的应用,纯晶态材料4、5和8在电催化析氢性能(HER)的数据显示,相比于晶态材料5和8,4展示出了最优的数据,其起始过电位约为140m V(***),η为230m V,Tafel为89m V/dec,表明Co基材料的催化性能要优于Ni基材料,而且同为Co基材料时,晶态材料4的结构更有利于电子的传输,所以导致其性能最好;利用晶态材料6和7分别与乙炔黑复合进行HER测试发现,加入乙炔黑确实可以改善其电催化性能,而且只要加入的比例合适就可以使其性能达到最优;同时我们利用晶态材料4和5作为载体负载贵金属Ag纳米颗粒制备了复合材料Ag@Co/Ni-MOFs,并用制备的复合材料对邻、间、对-硝基苯酚(2-NP、3-NP和4-NP)进行了加氢还原,结果显示,Ag@Co-MOFs在3min内可以将4-NP完全还原,而Ag@Ni-MOFs要达到相同的效果则需要8min,导致这种结果可能的原因为Ag纳米颗粒在两种载体上分布不均匀所致,或可能是由于反应物在催化剂中扩散速度的不同所导致。