表面等離子體光催化材料分析

寇旭東（臨沂大學，山東 臨沂 276000）

表面等離子體光催化材料分析

寇旭東（臨沂大學，山東 臨沂 276000）

光催化技術能夠將低密度的太陽能有效的轉化為高密度的化學能，不僅能夠環節當今能源短缺的問題，還能減少環境污染的產生，因此被廣泛的應用于各個領域之中。表面等離子光催化材料是一種新型的增強可見光催化性能的材料，解決了傳統光催化材料不能有效利用太陽能的問題，因此本文將從表面等離子體光催化材料的元理出發，深入研究影響表面等離子體光催化材料性能的要素。

表面等離子體共振；催化機理；光催化；可見光

作為一種新型的光觸媒，表面等離子體光催化材料能夠減少污染源的排放，并且在降解污染物的過程中，不會造成二次污染，因此加強表面等離子體光催化材料的研究，在保護環境方面有著強烈的現實意義，本文將立足于表面等離子體光催化材料的原理，探討影響表面等離子體光催化材料性能的要素，以供相關從業人員借鑒學習。

1 表面等離子體光催化材料的概述

當入射光照射在金屬納米顆粒上時，納米顆粒上的電子與光子會發生震蕩，從而產生一種電磁表面波，當入射光的頻率與金屬的等離子體震蕩相同使，傳導電子就會沿著金屬表面行動，從而形成了共振，而電子表面波就是表面等離子體，當電子與光子快速的震蕩時，對入射光會產生很強的吸收作用，這就是金屬納米顆粒能夠吸收可見光的原因。[1]此外，電子與光子共振受到電子的密度的影響，電子密度越大，電子與光子的共振現象就越強，反之，電子密度越小，電子與光子的共振現象就越弱。同時，電子的質量、電荷的分布都與電子與光子的共振現象密切相關，因此相關工作人員在研究表面等離子體時，不能不考慮到金屬內的電子的質量、電子的密度、電荷的分布情況，從而根據實際需要，來調節金屬納米顆粒的尺寸，從而強化表面等離子體的共振效應。表面等離子體光催化材料被廣泛的應用于前沿研究領域，由于化學結垢穩定，使用效果明顯，因此在太陽能電池制造、醫學成像、生物標記等多個領域之中，都具有良好的應用潛力。表面等離子體光催化材料是基于貴金屬納米顆粒共振效應的半導體復合光催化材料，因此為了增強入射光的吸收范圍，需要開展內條控能帶的研究，從而提高表面等離子體光催化材料的能量轉化率。

2 影響表面等離子體光催化材料性能的要素

2.1 金屬納米顆粒

金屬納米顆粒的大小影響著表面等離子體光催化材料的性能，首先，金屬納米顆粒表面等離子體的共振效應越大，在紫外可見光區域的光譜吸收作用越強，因此，因此可以說，表面等離子體光催化材料的性能取決于金屬納米顆粒的種類和大小。此外，表面等離子體光催化材料的性能還受納米顆粒圍觀結構特性的影響，例如金屬納米顆粒的形狀、結構、尺寸，都會影響到表面等離子體光催化材料的共振效應，因此相關工作人員可以通過調節貴金屬納米顆粒的形狀與大小，來增強表面等離子體光催化材料的共振效應。由于貴金屬資源吸收，價格昂貴，為了使貴金屬納米顆粒得到充分的利用，可以用紫外可見光來調節貴金屬納米顆粒的尺寸，從而增強貴金屬納米顆粒的可見光光催化性能，這有待相關工作人員的進一步研究。[2]

2.2 載體的影響

金屬氧化物是目前常見的載體材料，這些氧化物載體的元素組成、表面源自組態、晶體結構、能帶結構都會對表面等離子體光催化材料的性能產生不同程度的影響。例如載體的元素組成越復雜，表面等離子體光催化材料的活性越強，這是因為氧化物載體的數量級增加時，就會增加表面等離子體光催化材料電子的復合速率，從而提高了表面等離子體光催化材料的活性。而能帶結構也會影響可見光照射的效果，由于表面等離子共振效應，氧氣會被表面等離子體光催化材料的電子還原，使電子向氧化物的方向遷移，不僅能夠增強表面等離子體光催化反應的性能，還可以提高表面等離子體光催化材料的可見光區域，從而增強了表面等離子體光催化材料的活性，從以上的研究可以看出，載體的元素組成、晶體結構，都會影響表面等離子體光催化材料的性能，這為相關工作人員提供了思路。[3]

3 結語

綜上所述，表面等離子體光催化材料取決于載體與金屬納米顆粒的影響，表面等離子體光催化材料能否進一步的提高性能，這有待相關工作人員的研究。

[1]朱丹,王偉偉,劉孝恒.表面等離子體銀增強的塊狀鉬酸鋅光催化材料的制備[A].中國化學會.中國化學會第29屆學術年會摘要集——第34分會：納米催化[C].中國化學會:,2014:1.

[2]邵先坤,郝勇敢,劉同宣,胡路陽,王媛媛,李本俠.基于表面等離子體共振效應的Ag(Au)/半導體納米復合光催化劑的研究進展[J].化工進展,2016,01:131-137.

[3]王艷萍,陳鵬磊,楊長春,劉鳴華.一維Ag/AgCl納米結構的可控構筑及其光催化性能[A].中國化學會.中國化學會第十五屆膠體與界面化學會議論文集（第三分會）[C].中國化學會:,2015: 2.