基于表面等离子体共振的金属氧化物纳米晶的制备

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1、学校代码：10286分类号：O64密级：公开UDC：544学号：152400基于表面等离子体共振的金属氧化物纳米晶的制备研究生姓名：何金鑫导师姓名：娄永兵教授申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称化学工程与技术论文答辩日期2018年6月6日二级学科名称化学工程与技术学位授予日期2018年月日答辩委员会主席孙柏旺评阅人王喜章陈金喜2018年6月11日硕士学位论文基于表面等离子体共振的金属氧化物纳米晶的制备及应用专业名称：化学工程与技术研究生姓名：何金鑫导师姓名：娄永兵PreparationandApplicationofMetalOxideNanocrystals

2、BasedonSurfacePlasmonResonanceAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYHEJinxinSupervisedbyProf.LOUYongbingSchoolofChemistryandChemicalEngineeringSoutheastUniversityJune2018摘要摘要随着入射光的激发，纳米材料表面自由电子的集体振荡可能引起强烈的光吸收和光散射，这种现象被广泛地称为局域表面等离子体共振（LSPR）。具有非贵金属基LS

3、PR效应的半导体氧化钨（WO3-x）纳米材料，因其独特的晶格结构及优异的光学、电学等特性已被拓展应用于电催化析氢、光捕获、光催化和光热治疗等领域。然而，目前对于纳米级WO3-x的LSPR特性的探索、应用以及相关机理的深入研究依然处于起步阶段。本文利用胶体化学法制备了具有强烈LSPR特性的一维WO3-x纳米棒，强烈的LSPR特性显著提升了WO3-x的催化产氢性能。通过WO3-x纳米棒与Ni2P纳米粒子的独特耦合结构设计，WO3-x的LSPR同时极大促进了Ni2P纳米粒子的催化性能。并且深入分析了基于LSPR提升催化性能的潜在机理。主要研究内容如下：1.在无水无氧条件下，以六氯化

4、钨为钨源成功制备了具有强烈LSPR特性的WO2.72纳米棒，其在可见近红外区域展现出强烈的LSPR吸收，并通过反应条件对所制备的WO3-x纳米棒的LSPR特性进行调节。通过调节配体中油酸的相对比例，纳米棒的长度可以进行调节。相比于WO3，富含氧空位的WO2.72的带隙值明显增加，特征带隙吸收明显发生蓝移。基于LSPR的WO2.72纳米棒的催化性能比商业的WO3的催化性能提升了将近39倍；且其在光照条件下的氨硼烷产氢速率比黑暗条件提升了6.27倍。由于其具有电子传输速率快、能带结构特殊、结晶性高等优势，丰富的氧空位与强烈的LSPR吸收显著地促进了从氨硼烷水溶液中催化产氢。2.在

5、标准的无水无氧条件下，以油胺、十八烯等为有机配体，乙酰丙酮镍为镍源，用胶体化学法成功制备了形貌均一、直径为9nm左右的准球状Ni2P纳米粒子。此外，本文设计并制备出了双侧的WO3-x纳米棒耦合Ni2P纳米粒子的WO3-x/Ni2P纳米复合材料。并分别对Ni2P纳米粒子和WO3-x/Ni2P纳米复合材料的催化氨硼烷水解析氢性能进行了测试。在可见光照射下，这种独特设计的Ni2P/WO3-x纳米复合材料催化氨硼烷水解析氢速率是单独Ni2P的10~13倍，这归因于在增强的电场强度下，从具有LSPR效应的双侧WO3-x纳米棒到Ni2P纳米颗粒的有效电荷转移。关键词：局域表面等离子体共振

6、；WO2.72纳米棒；Ni2P纳米粒子；WO3-x/Ni2P纳米复合材料；催化析氢IAbstractAbstractWiththeexcitationofincidentlight,collectiveoscillationoffreeelectronsonthesurfaceofthenanomaterialscouldleadtointensivelightabsorptionandscattering,knownwidelyaslocalizedsurfaceplasmonresonance(LSPR).Semiconductortungstenoxide(WO3-x)

7、nanomaterialswithnon-noblemetal-basedLSPReffecthavebeenextendedtoelectrocatalytichydrogenevolution,lightharvesting,photocatalysisandphototherapyduetotheiruniquelatticestructureandexcellentopticalandelectricalproperties.However,thecurrentexploration,appli