【摘要】：最近幾十年,太陽能的利用受到了越來越多的關注。目前,有關太陽能利用的研究大都集中在采用光催化制氫和太陽能電池方面。其中,石墨烯／金屬納米材料因具有優(yōu)異的光生電子轉移性能而表現出了優(yōu)良的太陽能轉換性能。被認為是一個具有廣闊應用前景的功能材料。但人們對于其體系內光生電子轉移轉移規(guī)律及其影響因素仍不夠明晰。為此,本文分別制備了石墨烯/Au、Pt納米材料,并對其光電化學行為及影響因素進行了較為系統(tǒng)的研究。在此基礎上,對曙紅Y和羅丹明B在石墨烯/Pt納米材料上的協(xié)同作用及其機理進行了詳細探討。具體研究內容及成果如下：`.利用層-層自組裝技術,構建了石墨烯/Au納米粒子電極,并且對其形貌、光學性質、電化學性質等進行了系統(tǒng)的表征。隨后,考察了該電極的光電化學行為以及pH、金納米粒子尺寸、金負載量等因素對其光電化學行為的影響規(guī)律。結果表明石墨烯/Au納米粒子電極的光電響應強度是純石墨烯電極的5倍。而且,隨著負載的Au納米粒子尺寸的變小,石墨烯/Au納米粒子電極的光電響應強度不斷增大。當使用不同波長的單色光源時,我們發(fā)現隨著激發(fā)光波長的增大,雖然石墨烯/Au納米粒子電極的光電響應強度逐漸減弱,但是石墨烯/Au納米粒子電極與純石墨烯電極的光電響應的相對強度卻逐漸增大。導致這一結果的原因可能是,Au納米粒子對可見光的捕獲能力比石墨烯更強。并且激發(fā)光波長越大,Au納米粒子與石墨烯之間的光子捕獲效率差越大。這些實驗結果為以后金屬負載石墨烯基材料在光催化制氫和太陽能電池領域中的應用提供了理論支持。2.利用原位光還原法制備了石墨烯/Pt納米粒子電極。并且對其形貌、光學性質等進行了系統(tǒng)的表征。隨后,考察了該電極的光電化學行為以及pH、Pt的負載量、光還原程度等因素對其光電化學行為的影響規(guī)律。此外,還參照石墨烯/Au納米粒子電極的光電化學行為,對金屬種類對石墨烯光電化學行為的影響進行了初步探討。結果表明,石墨烯/Pt納米粒子電極的光電響應強度是純的石墨烯電極的5.9倍。通過與石墨烯/Au納米粒子電極相比較,我們發(fā)現Pt納米粒子對石墨烯的光電化學行為具有與Au納米粒子相似的影響規(guī)律。但是Pt納米粒子比Au納米粒子的影響更大。導致這一結果的原因可能是由于Pt的功函數比Au更大,因此更有利于光生電子的遷移。3.構筑了由曙紅Y、羅丹明B和石墨烯/Pt納米粒子組成的光電化學系統(tǒng)。同時,使用光電化學技術研究了曙紅Y和羅丹明B之間的協(xié)同作用。結果表明,在石墨烯/Pt表明曙紅Y和羅丹明B之間存在著明顯的協(xié)同作用。與只含有曙紅Y或者羅丹明B的光電化學系統(tǒng)相比,同時包含有曙紅Y和羅丹明B的光電化學系統(tǒng)表現出了更強的光電化學響應。所獲得的光電流強度比只有曙紅Y或者羅丹明B敏化系統(tǒng)的光電流響應強度之和高71%。該協(xié)同作用可能是來源于在可見光照射下曙紅Y和羅丹明B之間所發(fā)生的能量傳遞。在該協(xié)同作用中,Pt納米粒子起了非常重要的作用。當沒有Pt納米粒子存在時,曙紅Y和羅丹明B之間不存在協(xié)同作用。此外,我們還對pH、Pt的負載量、曙紅Y和羅丹明B之間的摩爾比以及曙紅Y和羅丹明B混合染料總濃度對該協(xié)同作用的影響進行了探討。
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光還原法是指利用紫外或者可見光的能量使金屬前驅體在石墨蹄表面發(fā)生原位反逡逑應，從而將金屬納米粒子負載到石墨賄表面上的方法。目前己經有許多研究者使用該方逡逑法在石墨Zf的表面負載了一系列金屬納米粒子Ｐｉ’２２］。例如巧ｏａ等人口３］采用如圖１．４所示逡逑的制備路線制備了石墨Zf／Ｐｔ納米復合材料。具體方法是，首先將氧化石墨蹄分散在己逡逑醇溶液中，，然后加入ＨｓＰｔＣｋ溶液。待體系中ＰｔＣｋ２－與氧化石墨}轡醬锏狡膠夂螅義咸逑滴露壬粒福

本文編號：2540820