寇旭東（臨沂大學(xué)，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(xué)，山東 臨沂 276000）

光催化技術(shù)能夠?qū)⒌兔芏鹊奶柲苡行У霓D(zhuǎn)化為高密度的化學(xué)能，不僅能夠環(huán)節(jié)當(dāng)今能源短缺的問題，還能減少環(huán)境污染的產(chǎn)生，因此被廣泛的應(yīng)用于各個領(lǐng)域之中。表面等離子光催化材料是一種新型的增強(qiáng)可見光催化性能的材料，解決了傳統(tǒng)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(fā)，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(jī)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(qiáng)表面等離子體光催化材料的研究，在保護(hù)環(huán)境方面有著強(qiáng)烈的現(xiàn)實(shí)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(guān)從業(yè)人員借鑒學(xué)習(xí)。

1 表面等離子體光催化材料的概述

當(dāng)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(fā)生震蕩，從而產(chǎn)生一種電磁表面波，當(dāng)入射光的頻率與金屬的等離子體震蕩相同使，傳導(dǎo)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(dāng)電子與光子快速的震蕩時，對入射光會產(chǎn)生很強(qiáng)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(xiàn)象就越強(qiáng)，反之，電子密度越小，電子與光子的共振現(xiàn)象就越弱。同時，電子的質(zhì)量、電荷的分布都與電子與光子的共振現(xiàn)象密切相關(guān)，因此相關(guān)工作人員在研究表面等離子體時，不能不考慮到金屬內(nèi)的電子的質(zhì)量、電子的密度、電荷的分布情況，從而根據(jù)實(shí)際需要，來調(diào)節(jié)金屬納米顆粒的尺寸，從而強(qiáng)化表面等離子體的共振效應(yīng)。表面等離子體光催化材料被廣泛的應(yīng)用于前沿研究領(lǐng)域，由于化學(xué)結(jié)垢穩(wěn)定，使用效果明顯，因此在太陽能電池制造、醫(yī)學(xué)成像、生物標(biāo)記等多個領(lǐng)域之中，都具有良好的應(yīng)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(yīng)的半導(dǎo)體復(fù)合光催化材料，因此為了增強(qiáng)入射光的吸收范圍，需要開展內(nèi)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(zhuǎn)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(yīng)越大，在紫外可見光區(qū)域的光譜吸收作用越強(qiáng)，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(jié)構(gòu)特性的影響，例如金屬納米顆粒的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸，都會影響到表面等離子體光催化材料的共振效應(yīng)，因此相關(guān)工作人員可以通過調(diào)節(jié)貴金屬納米顆粒的形狀與大小，來增強(qiáng)表面等離子體光催化材料的共振效應(yīng)。由于貴金屬資源吸收，價(jià)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(diào)節(jié)貴金屬納米顆粒的尺寸，從而增強(qiáng)貴金屬納米顆粒的可見光光催化性能，這有待相關(guān)工作人員的進(jìn)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(tài)、晶體結(jié)構(gòu)、能帶結(jié)構(gòu)都會對表面等離子體光催化材料的性能產(chǎn)生不同程度的影響。例如載體的元素組成越復(fù)雜，表面等離子體光催化材料的活性越強(qiáng)，這是因?yàn)檠趸镙d體的數(shù)量級增加時，就會增加表面等離子體光催化材料電子的復(fù)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(jié)構(gòu)也會影響可見光照射的效果，由于表面等離子共振效應(yīng)，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(qiáng)表面等離子體光催化反應(yīng)的性能，還可以提高表面等離子體光催化材料的可見光區(qū)域，從而增強(qiáng)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(jié)構(gòu)，都會影響表面等離子體光催化材料的性能，這為相關(guān)工作人員提供了思路。[3]

3 結(jié)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(jìn)一步的提高性能，這有待相關(guān)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(qiáng)的塊狀鉬酸鋅光催化材料的制備[A].中國化學(xué)會.中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第34分會：納米催化[C].中國化學(xué)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(yīng)的Ag(Au)/半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化劑的研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)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(jié)構(gòu)的可控構(gòu)筑及其光催化性能[A].中國化學(xué)會.中國化學(xué)會第十五屆膠體與界面化學(xué)會議論文集（第三分會）[C].中國化學(xué)會:,2015: 2.