研究目的
开发一种可控构建蛋黄壳和核壳等离激元金属@半导体杂化纳米晶的合成策略,并证明其在可见光和近红外光吸收下具有增强的光电化学性能。
研究成果
所开发的合成策略能够可控构建具有增强光电化学性能的蛋黄-壳和核-壳等离激元金属@半导体纳米晶体。Au@PbS蛋黄-壳纳米棒由于蛋黄-壳结构与表面等离子体共振增强效应的协同作用,展现出优异的光吸收和PEC活性。
研究不足
该研究聚焦于Au@PbS体系,而该合成策略对其他金属@半导体组合的适用性尚需进一步探索。p型半导体中热空穴利用效率问题有待更深入研究。
1:实验设计与方法选择:
该合成涉及在金纳米棒周围外延生长银层,随后在水环境中进行受控的硫化处理和Pb2+置换Ag+的阳离子交换。通过调节硫化步骤的动力学来控制最终产物的结构形态。
2:样品选择与数据来源:
以金纳米棒(长度70±5纳米,宽度10±5纳米)作为起始材料。
3:实验设备与材料清单:
化学试剂包括CTAB、BDAC、HAuCl4、AgNO3、抗坏血酸(AA)、NaOH、硫粉、Na2S、Pb(NO3)2和TBP;设备包括透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、扫描电镜(SEM)、紫外可见近红外分光光度计、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和电化学工作站。
4:AgNO抗坏血酸(AA)、NaOH、硫粉、Na2S、Pb(NO3)2和TBP;设备包括透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、扫描电镜(SEM)、紫外可见近红外分光光度计、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和电化学工作站。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:合成过程始于金纳米棒的制备,随后依次进行银层生长、硫化处理及阳离子交换,最终形成Au@PbS蛋黄壳或核壳结构纳米棒。
5:数据分析方法:
对光学吸收特性进行定量比较,光电流测试采用三电极恒电位系统进行。
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SEM
Hitachi FESEM 4800
Hitachi
Used for obtaining SEM images of the synthesized nanocrystals.
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UV-Vis-NIR spectrophotometer
Shimadzu UV3600
Shimadzu
Used for recording Vis-NIR spectra of the synthesized nanocrystals.
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X-ray diffractometer
Bruker D8
Bruker
Used for XRD analysis of the synthesized nanocrystals.
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X-ray photoelectron spectrometer
PerkinElmer Physics PHI 5300
PerkinElmer
Used for XPS analysis of the synthesized nanocrystals.
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Xe lamp
FX300
Beijing Perfectlight Technology
Used for illuminating the working electrode in PEC measurements.
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Gas chromatograph
Agilent 7890B GC system
Agilent
Used for analyzing the amount of evolved O2 in PEC oxygen evolution assay.
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TEM
HITACHI H-7650
HITACHI
Used for obtaining TEM images of the synthesized nanocrystals.
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FEI Tecnai G2 F30 S-Twin
FEI
Used for obtaining high-resolution TEM images and EDS elemental mapping analysis of the synthesized nanocrystals.
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Au nanorods
Used as the core material in the synthesis of yolk-shell and core-shell plasmonic metal@semiconductor hybrid nanocrystals.
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PbS
Used as the semiconductor shell material in the synthesis of yolk-shell and core-shell plasmonic metal@semiconductor hybrid nanocrystals.
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Instruments760D
Chenghua
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