《金屬-半導體複合等離激元結構的光催化性能的研究》是依託蘇州大學，由董雯擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：金屬-半導體複合等離激元結構的光催化性能的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：董雯
- 依託單位：蘇州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基於半導體材料的直接將太陽能轉化為化學能的光催化技術，正受到人們越來越多的關注。解決傳統半導體材料光譜回響範圍窄以及量子效率低的問題，已經成為相關領域的熱點研究之一。本項目擬圍繞金屬-半導體複合等離激元結構的光催化性能展開研究，以揭示等離激元激發在半導體光催化性能增強中的作用機制。利用金屬微納結構中表面等離激元的近場以及遠場耦合效應，獲得局域場增強的新方法，從而提高複合體系的光催化性能；設計具有寬波段、全形度光全吸收特性的新型等離激元微腔-半導體複合結構，拓寬半導體的光回響範圍；研究由等離激元共振所導致的熱電子轉移機制；研究複合光催化劑中等離激元共振對具有不同帶隙寬度的半導體材料的光生電子-空穴對的激發、分離、複合以及傳輸的微觀機制，最終為解決套用過程中的關鍵科學與技術問題提供新思路和新方法。希望通過課題的實施，取得高水平、有自主智慧財產權的研究成果，為後續套用研究提供可靠的科學和技術支撐。
結題摘要
近年來，金屬微納結構的表面等離激元效應增強半導體光催化劑效率的研究在可再生清潔能源開發和利用領域受到了人們高度的關注。在本項目中，我們利用金屬-介質-金屬複合結構所支持的間隙等離激元實現了對整個可見波段的、不依賴於偏振和入射角度的光學全吸收。得益於光學全吸收效應，金屬-半導體-金屬複合結構中的入射光子到電流轉換效率是傳統的單界面的金屬-半導體結構所能獲得效率的5倍。在此基礎上，通過改變底層金屬材料，對肖特基勢壘高度進行調控，可以獲得更大的光電流。我們設計了金屬/介質核殼結構等離激元微腔，並將石墨烯、螢光分子等材料引入核殼結構中。不僅獲得了增強的可見光吸收還可以對等離激元模式進行調控。為了拓展傳統半導體材料的光譜回響範圍，我們設計了半導體異質結結構。異質結的存在能夠有效地分離光生載流子、加快界面電荷轉移、減少電子空穴對的複合，從而獲得了增強的光催化性能。此外，在研究傳統半導體的基礎上，開發新型的半導體光催化劑，獲得了增強的光催化性能。並且，詳細討論了傳統半導體在其中所起到的作用，以及光生載流子的分離和傳輸機制，為接下去的研究工作提供了良好的基礎。
