基于SPR效应增强异质结可见光薄膜光催化剂研究

项目名称： 基于SPR效应增强异质结可见光薄膜光催化剂研究

项目编号： No.51202090

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 无机非金属材料学科

项目作者： 曹永强

作者单位： 济南大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 本项目拟采用溶胶-凝胶等物理化学合成方法，制备具有高可见光催化活性的表面等离子体共振增强异质结薄膜光催化剂（Rutile TiO2-Sn/Ag/Anatase TiO2-N及(双掺Rutile TiO2)/Ag/(双掺Anatase TiO2)），该薄膜催化剂将贵金属表面等离子体共振增强效应（SPR）、异质结电荷分离效应、离子掺杂效应进行有机地结合，发挥其协同增强作用，实现高活性可见光催化剂的制备。Ag纳米晶沉积在复合膜异质界面处可最大程度的实现表面等离子体共振增强与异质结空间电荷区电荷分离的有效结合，并增强光散射，显著提高光生载流子及入射光的利用率；借助调节复合膜中Ag纳米晶的粒径、形貌、阵列密度，研究SPR吸收带谱形及峰位、SPR"热点"数量及其电磁场强度对该复合膜催化活性的影响，并拟在微观量子水平阐明该复合膜光催化机理，为高活性可见光催化剂的研制开辟新的方向。

中文关键词： 光催化薄膜；纳米纤维；异质结；可见光活性；表面等离子体共振

英文摘要： The heterostructure photocatalytic films (Rutile TiO2-Sn/Ag/Anatase TiO2-N, codoped Rutile TiO2/Ag/codoped Anatase TiO2) with the high visible activities enhanced by surface plasmon resonance (SPR) would be synthesized by sol-gel method. There should be a synergetic effect of the SPR of noble metal nanocrystals, charges seperation by heterostructure, and ion doping on the enhancement of visible activities of photocatalytic films. The Ag nanocrystals deposited at the interface of heterostructure would significantly enhance the synergetic effect of SPR and photogenerated charge separation in the heterostructure as well as the photonic scattering, resulting in the high utilization efficiency of photogenerated charges and incident photons. With the tuning of sizes, shapes and deposition density of Ag nanocrystals, the effects of SPR absoption and "hot spots" on the photocatalytic activities of catalysts would also be studied detailedly. Accordingly, the photocatalytic theory for this kind of heterostructure films will also be proposed properly.

英文关键词： photocatalytic film；nanofiber；heterostructure；visible activity；plasmon resonance