《取向納米粒子陣列的光電化學製備及光電催化性質研究》是依託北京航空航天大學，由刁鵬擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：取向納米粒子陣列的光電化學製備及光電催化性質研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：刁鵬
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
相對於基底高度取向的各向異性納米粒子陣列是許多納米器件實現特定功能的基礎，但如何控制納米粒子生長過程中與基底的取向是相關研究面臨的挑戰。本項目擬在納米粒子表面電化學成核和生長過程中引入光控調節的思想，利用光控調節因素（如光的波長、強度、偏振方向和入射角度等）對粒子生長取向的顯著影響，使納米材料的表面生長獲得光控調節因素和電位調節因素的雙重作用。從而有可能通過改變光控調節因素和電位調節因素，實現兩者的協同，使各向異性納米材料相對於基底的生長取向獲得顯著的可控性，發展出可以調控納米材料生長取向的新方法；闡明在控制電位條件下光控調節因素對粒子生長取向的影響規律；揭示光控調節因素和電位調節因素的作用機理及相互影響規律；探索納米粒子的生長取向與其光電催化性質之間的內在聯繫。
結題摘要
相對於基底高度取向的納米粒子陣列是許多納米器件實現特定功能的基礎，但如何控制納米粒子的生長取向，並闡明取向納米粒子陣列的特異物理化學性質是相關研究面臨的挑戰。本項目在納米粒子表面成核和生長過程中引入“電位調節”和“光控調節”的思想，發展可以調控納米材料生長取向的新方法，並探索納米粒子的生長取向與其光電催化性質之間的內在聯繫。 主要研究內容包括：研究可以對納米粒子粒徑、形貌、結構、生長取向進行調控的電化學方法；研究光碟機動水解反應中光的波長、強度等因素對金屬鹽水解反應的影響，探索光碟機動水解反應製備金屬氧化物納米粒子的方法；研究“電位調節因素”和“光控調節因素”對納米粒子在半導體材料表面生長的影響規律，揭示兩者的作用機理及相互影響規律，發展製備高度取向的複合納米材料的光電化學方法；研究半導體及半導體複合電極材料的結構、形貌及生長取向與其光電催化性質之間的內在聯繫，探索具有優異光電催化性質的光電極材料。 主要研究結果包括：（1）闡明了電沉積條件對貴金屬納米粒子粒徑、形貌、結構、生長密度、取向的影響規律；實現貴金屬納米粒子的表面可控沉積，並成功製備出垂直於基底取向的貴金屬納米片、錐陣列。（2）發現複色光和單色光照均能夠引發部分貴金屬前驅體溶液的水解反應，生成金屬氧化物納米粒子，闡明了單色光的波長、強度等因素對水解反應及納米粒子形成過程的影響規律。（3）發現了半導體表面光電化學沉積過程中“電位調節因素”和“光控調節因素”對催化劑納米粒子表面生長過程的不同影響規律，發展出可以調控納米粒子生長位點、生長密度和粒徑等進行調控的光電化學方法。（4）成功製備出多種有序納米線、納米片複合光電極材料（WO3納米線陣列/-三氧化二鐵/磷酸鈷、Ag/Ag3PO4、CuO/Pd等），闡明取向納米結構與光電催化性質的關係，並利用上述複合光電極材料實現了高效光電催化分解水。 我們所發展的製備取向納米粒子陣列的電化學沉積法為有序納米粒子陣列的無模板製備提供了新的思路；我們採用半導體表面光電化學沉積法製備的多種複合光電極材料具有優異的光電催化性能，所獲得的光解水電流密度是同種半導體材料中最高或較高的，在該領域具有較為重要的科學意義。
