能源与环境问题是人类社会面临的重大问题之一,发展太阳能等新能源利用是解决关键途径。1.在共振激发的情况下,贵金属纳米结构具有极大的散射和吸收截面积以及极强的近场放大效应。这些奇特的性质可以应用于光催化、太阳能电池、传感和光学调制等领域。金纳米结构因其表面等离子体激元共振波长位于可见和近红外波段而备受关注。然而,在某些应用中纯金纳米结构不能起到很好的作用。例如,金对很多化学反应的催化活性很弱或者没有催化活性。通过金(Au)与其他半导体复合可以同时获得表面等离子体激元共振和其他效应。为此,本文制备了Au纳米球、Au纳米棒以及Au@Cu2O核壳复合纳米结构,研究了其表面等离子体激元共振的光学性质及其在光催化方面的应用。研究表明通过控制贵金属/半导体复合材料的特殊结构可以调控贵金属表面等离子体共振激元效应,更有助于理解其在光催化和太阳能捕获中的作用。此外,本文还采用激光和模拟太阳光首次将Au@Cu2O应用于click有机反应,产率达到100%。2.利用太阳能光催化高效降解有机污染物,在废水处理上有重大应用意义。二氧化钛是一种n型半导体材料,它因为具有稳定的化学性质、较强的氧化性、并且无毒催化效率高,在环境领域是研究的热门材料,在本论文中本文采用气溶胶喷雾技术制备了聚噻吩/二氧化钛复合材料,并研究了其在有机污染物降解中的性能。3.生物柴油,作为一种新型的、可再生绿色能源,能够直接替代现有的石化石油燃料应用到现有的柴油发动机中,是化石燃油的良好替代品,非均相催化剂的产生,特别是固体酸和固体碱的出现,为生物柴油实现大规模的工业化生产带来了新的希望。SO42-/MxOy固体酸,主要指金属氧化物负载硫酸基团的固体超强酸,有序介孔材料的出现为提升硫酸化金属氧化物固体酸的催化性能提供了一个可供选择的机会。在本论文中本文采用了简单可控且有效的NH3/H2O气相诱导内部水解法(VIH)成功获得高负载量且无孔道堵塞的SO42-/TiO2-SBA-15固体酸催化剂材料。这种介孔固体酸材料拥有有序、开放的孔道结构、高比表面积、高酸密度及丰富的活性位点。本论文的研究结果有助于解决能源和环境问题,使人们加深了解贵金属/半导体纳米结构的表面等离子体激元共振性质。对Au@Cu2O纳米结构表面等离子体激元共振性质的研究,对利用不同共振模式实现特定功能具有重要的指导意义。二氧化钛基纳米复合材料的设计和制备为环境问题的解决提供了新思路。
