金和氧化锌复合纳米结构的制备及光电转换特性的研究

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氧化锌(ZnO)是一种具有广泛应用价值的Ⅱ-Ⅵ族直接带隙宽禁带半导体,常温下具有高禁带宽度(3.37 eV)和高激子束缚能(60 meV),这决定了ZnO在传感器、探测器、光电子领域都有非常重要的应用价值。此外ZnO量子点制备方法简单,特别是在量子尺寸效应下,具有量子限域效应,表面效应以及量子点的荧光特性。所以ZnO量子点已被成功用于紫外探测、光电探测和生物传感器等应用领域。  纳米金(Au)具有优异的物理和化学特性,有着“绿色纳米技术中的关键元素”之称,在力学、电学、光学等领域表现突出,可作为生物材料、电极材料、催化体材料等,有着广泛的应用前景。  双面粒子是指粒子的两个半球面具有不同组成或性质的微粒。现在创新性的双面粒子制备方法不断出现,主要有Pickering乳液法、相分离法、微流体法、自组装法等。双面粒子在催化、光电材料、表面活性剂等领域都有着广泛的应用前景。而由于ZnO量子点优异的发光特性和Au纳米颗粒良好的催化活性,合成的双面粒子复合体系必然也存在一些特有光学性质。  本文旨在用简单的方法合成Janus ZnO/Au复合纳米颗粒并通过对此体系的表征及分析,我们进一步探讨了其光学特性:紫外发光增强而缺陷发光猝灭,并给出该光学特性的产生机理。本文主要进行了以下几方面的研究:  1、通过溶胶-凝胶法合成分散性良好且粒径均一的ZnO量子点,采用硼氢化钠作为还原剂直接还原氯金酸溶液的方法制备了Au纳米颗粒。利用3-巯基丙酸对Au纳米颗粒进行表面修饰,进一步获得形貌和分散性良好且粒径均一的Au纳米颗粒,使其更易于组装到ZnO量子点表面形成Janus结构的ZnO/Au复合纳米颗粒。  2、研究了Janus ZnO/Au复合纳米体系的光学性质,发现该复合体系ZnO缺陷发光消失而本征紫外发光增强,并认为由于Au的LSPR作用产生了这种光学特性。
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