关键词： 可见光催化材料   MOFs衍生物   Ag纳米颗粒   多级结构   金属氧化物  

摘要： 快速工业化和城市化带来的水体污染日益严重,其中纺织染料的广泛使用、生活中抗生素滥用及病原微生物泛滥等问题尤为突出,严重破坏了生态环境,阻碍了社会和经济发展,亟待解决。采用光催化剂处理水体污染是一种绿色节能的有效方法。金属氧化物是常见的光催化剂,广泛用于光催化消毒及有机物降解领域。然而,通过优化成分及结构实现具有高效可见光催化活性的材料的制备依然是巨大的挑战。通过MOFs衍生法能够有效调控氧化物基光催化材料的成分及结构,实现可见光催化性能的提升。本文采用具有高比表面积的线状MOFs为自牺牲模板进行热解转化,并通过原位光还原制备得到了贵金属纳米颗粒修饰的MOFs衍生金属氧化物复合光催化剂,研究了光催化降解性能,分析了材料结构-性能关系。本论文研究的具体内容如下:首先,以ZnCl和均苯三甲酸(BTC)为原料,常温合成了线状MOFs(Zn-BTC),并以此为模板高温热解得到了一系列Zn O-C可见光催化材料,分别研究了配位反应时间和煅烧温度对可见光催化材料形貌结构的影响。实验结果表明,当配位反应时间控制在30min,煅烧温度为550℃时,可以得到毛虫状Zn O-C复合材料。为了进一步优化材料的光催化活性,通过可见光还原的方法,在光催化材料上成功负载了纳米Ag颗粒,制备出了毛虫状Ag-Zn O-C复合材料。对毛虫状可见光催化剂Zn O-C-550、Ag-Zn O-C-550进行了结构形貌表征,并对材料成型机理进行了相关分析。并推测毛虫状主干部分主要来自于前驱体MOFs的微米棒,鞭毛部分则主要来自于MOFs的纳米棒部分。其次,研究了Zn O-C-550、Ag-Zn O-C-550等复合材料的光催化降解污染物及光催化杀菌性能,分析了光催化机理。本论文采用MB、Pn P、AMX为底物模板做了可见光光催化实验,以及***为杀菌目标进行了光抗菌实验。系统的对比分析了包括Zn O;Zn O-C-550;Ag-Zn O-C-550等各个材料的吸附性能和可见光光降解性能。其中Ag-Zn O-C-550展现出了很高的光催化活性,在光催化降解污染物的测试中,Zn O纳米棒;Zn O-C-550和Ag-Zn O-C-550光催化20mg/L的MB的反应速率常数分别为34.5×10min;52.2×10min;148.4×10min,降解率分别达到了70.9%;99.4%;99.8%,光催化10mg/L的PNP的反应速率常数分别为2.7×10min;6×10min;6.8×10min,降解率分别达到了62.7%;81.7%;89.3%,光催化91.3mg/L的AMX的反应速率常数分别为9.4×10min;19.6×10min;13.8×10min,降解率分别达到了56.3%;85.5%;90.1%。制备的Ag-Zn O-C-550可见光光催化剂在重复催化5次后,对MB的光催化效率任然能够达到97.2%。MOFs作为模板提供了材料高比表面积,利于污染物快速吸附,同时也促进了光生电子的转移,减少了载流子的复合。此外Ag-Zn O-C-550的催化MB效率比负载之前提高了近一倍,对PNP以及AMX也有一定程度的提高。贵金属单质(Ag)的负载是利用了Ag的表面等离激元拓宽了可见光的响应程度。而且在光抗菌消毒上少量材料20min内实现了>99.99%大肠杆菌灭活。最后利用稀土金属盐合成了线状稀土金属有机骨架(Eu-MOFs),并进一步自组装形成类海胆多级结构。通过高温煅烧制备了EuO-C以及光还原负载后的Ag-EuO-C复合光催化剂。实验结果表明材料在煅烧后能保留海胆结构,且能有效降解MB。该光催化剂与膜材料结合有利于催化剂的分离,实验将Ag-EuO-C定量沉积在膜基材表面,并进一步通过ALD的方法沉积二氧化钛,形成EuO-C-Ti O复合体系,经研究表明涂覆了海胆状EuO-C的纳米纤维膜,ALD沉积二氧化钛6.3wt%时,催化剂的催化性能最好,光催化反应速率常数为11.8×10min,降解率达到了93.8%,这为光催化消毒工业化应用提供了简便、快捷的途径,相比较于二氧化钛纳米纤维膜在改善水污染方面更具竞争力。

关键词： 纳米颗粒   热稳定性   表面扩散   融合  

摘要： 纳米颗粒的热稳定性和表面扩散行为对其实际应用和器件加工有着重要的影响。然而,目前的实验表征技术还无法精确地给出纳米颗粒在高温下的结构演变过程及其在表面的扩散机制。另一方面,合理利用纳米颗粒的融合是一种自下而上加工微纳米电子器件的方法,随着器件尺寸的进一步缩小,在原子尺度理解纳米颗粒的融合机制十分重要。本论文基于分子动力学模拟,在原子精度上研究了纳米颗粒及其阵列的熔化行为、在固体表面的扩散机制及其在油-水界面的融合行为。主要的研究进展如下:1. 系统研究了Au@Ag核壳式纳米颗粒中Au核的大小与Ag壳的厚度对其热稳定性的影响。研究表明,固定Au核的尺寸,Au@Ag核壳式纳米颗粒的熔点随Ag壳的厚度的增加而增加;除Au

关键词： c轴倾斜的BiCuSeO基薄膜   光诱导横向热电效应   碳基光吸收层   Au纳米复合薄膜   Ag纳米颗粒  

摘要： 光诱导横向热电(LITT)效应是一种特殊的光热电现象,在新型非制冷宽波段光探测器领域具有重要应用前景。LITT效应源于材料Seebeck系数各向异性,通常只能在具有倾斜结构的薄膜等样品中观测的到,其输出开路电压大小和样品吸收光辐射后在上下表面产生的温差△T及样品Seebeck系数各向异性值△S成正比。本论文以新型层状硫属化合物热电材料BiCuSeO为研究对象,利用脉冲激光沉积(Pulsed Laser Deposition简称PLD)技术在单晶衬底上制备了c轴倾斜生长的薄膜样品,研究了钡元素掺杂、碳基光吸收层,金属纳米颗粒涂覆及复合对薄膜LITT效应的影响规律与机制,其目标是通过调控BiCuSeO薄膜的热电输运参量及增大薄膜表面对入射光的吸收来优化薄膜光-热-电转换效率,获得高的输出开路电压幅值,为研制基于热效应设计的新一代高灵敏宽波段光探测器提供指导。论文主要研究内容和结论:1、制备了BiBaCuSeO(x=0、0.03、0.06、0.09)薄膜,研究了钡掺杂对薄膜LITT效应的影响规律和机制。随着钡掺杂量的增加,LITT效应输出开路电压幅值呈现先增大后减小趋势,当掺杂量x=0.06时,样品的输出电压灵敏度达到最优值,约为4.79V/mJ。灵敏度的优化主要源于以下两方面:1)随着钡掺杂量的增加,薄膜电阻率降低,对光的吸收能力增强,导致光照在薄膜上下表面形成的温差△T增大;2)载流子浓度增加使薄膜Seebeck系数的各向异性值△S增大。过量掺杂(x=0.09)时,薄膜晶体质量和倾斜晶向恶化,LITT特性变差。2、在BiBaCuSeO薄膜表面涂覆一层石墨和石墨烯,分别研究了两种光吸收层对薄膜LITT效应的影响:1)石墨光吸收层可提高薄膜光热转化效率,并避免光源对薄膜直接加热,因此可以增大连续光照时的LITT输出电压幅值;但对于脉冲光源,因热弛豫时间过长导致薄膜内热流密度减小,导致LITT输出电压幅值降低、响应时间延长。2)石墨烯光吸收层对薄膜吸光能力改善较小,涂覆后薄膜LITT效应没有明显优化。3、研究了Au/Ag金属纳米颗粒对薄膜LITT效应的影响规律。1)在BiBaCuSeO薄膜表面旋涂了Ag纳米颗粒,在450nm处有明显的“等离激元”峰。308nm脉冲激光和450nm连续光源辐照时,薄膜LITT输出电压灵敏度均有明显改善;2)制备了BiBaCuSeO/Au纳米复合薄膜,其中Au纳米颗粒以“插层”形式复合到薄膜基体当中。实验发现,在BiBaCuSeO薄膜中复合Au纳米颗粒可以有效调控薄膜的电阻率、热导率和Seebeck系数各项异性值△S,从而优化了LITT效应输出电压灵敏度和响应度。

关键词： Cu@Ag纳米颗粒   超声辅助烧结   热压烧结   断裂   可靠性  

摘要： 随着电子产业的迅速发展,封装测试领域对于能够实现功率器件的低温、高密度、高可靠性且环境友好的新型材料体系及封装工艺有着越来越迫切的需求,而利用金属纳米颗粒来实现低温固相烧结引起了人们的广泛关注。其中,Cu@Ag纳米颗粒因为兼顾到低成本、低烧结温度、高导电性、高稳定性,在一众材料中脱颖而出,有着越来越广泛的需求。然而,其在实际烧结过程中,各项工艺参数对接头成型有何影响、接头服役可靠性等实际应用相关问题仍处于未知状态,亟待解决。本文即针对于此,通过氧化还原及置换反应,制备出分散性、均匀性良好的核壳结构Cu@Ag纳米颗粒,平均粒径63 nm。并将其配置为纳米金属浆料用于烧结实验。探索了Cu@Ag纳米颗粒的超声辅助烧结和热压烧结中各工艺参数对接头成型的影响。在超声辅助烧结中,延长时间后接头烧结程度加深,但剪切强度会先升高然后趋于稳定,接头断口逐渐展现出脆性断裂的特征;提高烧结温度促使烧结组织致密化,但温度过高会导致缺陷增多,接头强度下降;超声振幅过小时颗粒无法烧结,过大又会破坏接头结构,需谨慎调整。超声时间5 s,温度150℃,振幅60%时,得到接头的最大剪切强度33.07 MPa。热压烧结中,温度、时间、压强等都与抗剪强度呈正相关趋势。在10 MPa压强下于350℃中加热20 min得到接头的最大剪切强度36.55 MPa。分析了Cu@Ag纳米颗粒烧结成型过程。超声辅助烧结中,Ag层通过反润湿烧结在一起,还将Cu裸露出来并充分接触,在极大的能量输入下促使Cu之间相互烧结,形成致密的Cu块。热压烧结时,Cu与Cu之间仅有小部分烧结,焊缝成型极慢。对超声辅助烧结接头和热压烧结接头进行可靠性测试并测量接头抗剪强度,分析了性能变化原因。热压接头由于烧结程度较低,测试过程中能够更充分地烧结,测试结束后接头强度大幅提高;超声辅助烧结所得焊缝在测试中产生了大量的焊接缺陷,接头力学性能骤降。二者相比,热压烧结工艺工时较长,接头强度稍低,但能长期稳定服役;超声辅助烧结工艺流程简单,能直接提供性能更加优异的接头,但服役稳定性有待改善。

关键词： 半导体   光刻胶   二氧化铪   二氧化铈   银纳米颗粒  

摘要： 光刻是指利用光将掩模板上的特征图案转移至半导体晶圆上的技术，是现代半导体行业的关键技术，对整个信息技术的发展起到了极大的促进作用。随着光刻技术的发展，光刻所用光源波长越来越短，光刻分辨率越来越高，光刻技术从最早的g线(436nm)、i线(365nm)、深紫外KrF(248nm)和ArF准分子激光(193nm)光刻，发展到了现在最先进的极紫外(EUV，13.5nm)光刻，相应地对光刻胶材料也提出了更高的要求。光刻胶是一种辐射前后溶解度发生改变的耐刻蚀薄膜材料，是光刻工艺中使用的核心材料。通过将光刻胶涂覆在基底上，经掩模版曝光、显影、刻蚀的方法，就可将所需要的图形从掩模版转移到衬底上。对于高分辨光刻来说，光刻胶的高灵敏度、高抗刻蚀性和高分辨至关重要。传统的有机光刻胶材料在抗刻蚀性以及灵敏度方面难以满足高分辨光刻要求，新型有机/无机杂化光刻胶材料由于其高抗刻蚀性，高的EUV吸收特性而得到广泛研究，基于有机/无机杂化纳米颗粒具有制备简单、热稳定性好、抗刻蚀性强等优点，已经成为下一代高分辨光刻中最有应用前景的光刻胶材料，受到广泛的关注。　　现阶段用于光刻的有机/无机纳米颗粒光刻胶材料均是实验室少量制备，没有对其放量的生产工艺进行研究，而对于纳米颗粒来说，能否稳定实现批量重复制备，是其能否产业化的重要一环，对有机/无机杂化纳米颗粒光刻胶材料的应用具有重要意义，需要进行研究探索。另外，文献报道的用于紫外和极紫外光刻的纳米颗粒的无机元素种类相对较少，以Hf、Zr等元素为主，材料成本高，不利于产业化，需要开发出新型以廉价无机元素为基的纳米颗粒以降低成本或实现光刻胶功能化。针对上述问题本论文的具体研究内容如下:　　1.二氧化铪纳米颗粒光刻胶的放量合成及光刻性能研究　　对HfO2纳米颗粒光刻胶材料的制备进行放量研究，所得产物从0.6g放量到33.7g，放量50多倍，放量合成工艺在保正产率的情况下，降低了部分原料用量。对放量工艺进行重复性测试，结果显示，两次实验所得粒径均在5nm以下，PDI分别为0.273和0.306，粒径和粒径分布稳定，实现了二氧化铪纳米颗粒稳定、重复制备。热重分析表明该材料在135℃下质量损失在5wt％以内，热稳定性好，满足光刻工艺要求。将制得的HfO2纳米颗粒用于电子束光刻中，探索了温度、曝光剂量、后烘条件等因素对光刻图案的影响，得到了300nm周期、129nm宽度的光刻条纹，确定了HfO2纳米颗粒的电子束光刻工艺条件;对材料的抗刻蚀性能进行了研究，其抗刻蚀性是普通PMMA材料的3倍，表现出优异的抗刻蚀性能。　　2.二氧化铈纳米颗粒光刻胶材料的合成及光刻性能研究　　用高温热解法制备了有机/无机杂化的CeO2纳米颗粒，用动态光散射和热重分析测试了其纳米颗粒粒径和热稳定性。结果显示，CeO2纳米颗粒粒径粒径分布峰值为4nm，粒径分布系数为0.360，分布均一性好，纳米颗粒在135℃时的质量损失在5wt％以内，具有良好的热稳定性，满足光刻工艺要求。将制得的CeO2纳米颗粒光刻胶用于紫外(254nm)光刻中，优化确定了其紫外光刻条件，得到3μm的光刻条纹，为有机/无机杂化纳米颗粒提供了新的发展方向。　　3.银纳米颗粒光刻胶材料的合成及光刻性能研究　　采用热解法分别制备了有机/无机杂化的银纳米颗粒，用动态光散射结果显示，银纳米颗粒粒径分布峰值为7nm，粒径分布系数为0.216，分布均一性好。热重分析则证明了其热稳定性优异。将制得的银纳米颗粒光刻胶用于紫外(254nm)光刻中，优化确定了其紫外光刻条件，得到2.3μm的光刻条纹，为银纳米颗粒光刻胶的功能化打下了基础。

关键词： ZnO纳米棒阵列   发光特性   异质结发光二极管   Ag纳米颗粒  

摘要： ZnO作为一种典型的第三代半导体,凭借其3.37 e V的禁带宽度和60 me V的室温激子束缚能,成为非常有潜力的短波长半导体发光器件的候选材料。目前由于低阻、稳定的p-ZnO难以实现,严重阻碍了其实用化进程。因此,n-ZnO/p-Ga N异质结发光二极管(LED)器件被广泛研究。为了提高异质结器件的发光效率,通常采用具有良好结晶质量的低维纳米结构材料作为有源层,其中一维ZnO纳米棒阵列(ZnO NRA)由于具有优异的光电传导性能受到人们的关注,伴随着研究的深入也出现了新的问题,由于纳米结构具有大的比表面积导致器件性能难以控制,特别是ZnO NRA的发光变得更加复杂。本文为了探究一维ZnO NRA及其器件的发光特性,从ZnO NRA的发光机理、ZnO NRA的器件结构以及Ag纳米颗粒(AgNPs)的修饰对增强发光影响等方面展开了研究,主要内容如下:(1)采用溶液法制备ZnO NRA,并系统地研究了衬底、晶种层种类、晶种层厚度等因素对ZnO NRA生长的影响,获得了较为成熟的ZnO NRA制备工艺。在c-AlO和p-Ga N衬底上,通过脉冲激光沉积(PLD)法制备Mg ZnO和ZnO/MgO双层薄膜作为晶种层,成功制备出具有高致密度和良好垂直取向性的ZnO NRA;通过变温光致发光(PL)光谱研究了ZnO NRA发光起因,将ZnO NRA的近带边发射(NBE)归因于自由激子相关的复合,而位于可见光区的发射(DE)被认为与不同价态的氧空位(V)相关的缺陷有关,并发现了这些不同价态的V随着环境温度变化可以相互转化,为ZnO NRA的发光特性研究提供了丰富的实验基础;分析了ZnO NRA的形貌与其光致发光(PL)光谱的关系,发现可以通过控制形貌来调节ZnO NRA的NBE和DE的相对发射强度,为调控发光器件的性能提供了新的途径。(2)根据能带工程选择ZnO/MgO双层结构作为晶种层和限制层,设计了ZnO NRA/ZnO/MgO/p-Ga N异质结发光器件,选择In作为ZnO NRA的电极、Au/Ni电极作为p-Ga N的电极,开展了器件电极制备工艺的研究,获得了良好的欧姆接触;利用直流激发ZnO NRA/ZnO/MgO/p-Ga N异质结器件,在室温正向偏压下获得了来自ZnO NRA缺陷发光为主的电致发光,且该器件随偏压变化色度可调;系统分析了器件的发光机理,认为在电场作用下ZnO NRA缺陷发光来源于不同价态的V相关的复合,由于在纳米棒表面吸附氧的影响,ZnO纳米棒表面和体内的V会呈现不同的价态,随着偏压和环境温度等条件变化V的带电状态发生转变,从而导致发光峰发生移动。(3)开展了AgNPs修饰对ZnO NRA发光性能影响的研究,发现热蒸发方法制备的AgNPs偶极子共振峰严格受其粒径和粒径分布的调控,而四极共振在AgNPs粒径较大的情况下更容易发生;通过在ZnO NRA上蒸镀不同厚度的Ag薄膜,发现ZnO NRA的NBE可以和AgNPs的四极共振峰产生共振增强,DE可以和AgNPs的偶极子共振峰产生共振,且增强的幅度与它们之间的峰位匹配程度有关。通过微波炉加热法成功制备AgNPs溶液,研究了反应液配比、反应时间以及加热功率对AgNPs溶液吸收光谱的影响,并成功利用激光诱导制备出稳定性高、分散性好的AgNPs,颗粒尺寸均匀分布在20 nm左右;探究了ZnO NRA的AgNPs旋涂修饰工艺,并利用生物合成法制备的AgNPs修饰获得ZnO NRA的NBE发光增强。

关键词： 纳米颗粒   胞外聚合物   团聚   溶液性质   影响机制  

摘要： 由于纳米技术行业的快速发展,对工程纳米颗粒(ENP)的关注日益增加。由于纳米颗粒尺寸小和传递有毒物质的能力高,其在环境中的迁移非常重要。工程纳米颗粒可以通过洗涤废水和工业废水等途径进入到污水处理厂,而污水处理厂中的生物处理单元中有着含量丰富的胞外聚合物(EPS),其覆盖在微生物聚集体细胞的表面和内部,因此EPS与纳米颗粒间的相互作用不可避免。纳米颗粒的团聚是影响其尺寸、输送、归宿、生物利用度和生物学行为的重要因素。考虑到纳米颗粒团聚行为的重要性和EPS的丰富性,有必要探究污泥EPS对纳米颗粒团聚动力学的影响及其机制。论文以典型带正电工程纳米颗粒二氧化铈纳米颗粒(CeO NPs)和典型带负电工程纳米颗粒柠檬酸钠包埋的银纳米颗粒(Cit-Ag NPs)及其转化颗粒硫化银纳米颗粒(AgS NPs)为研究对象,分别探究了三种纳米颗粒在常见盐溶液中的团聚行为,并重点考察了常见环境因素(离子强度、离子价态、和污水处理系统中丰富的污泥胞外聚合物)对其团聚动力学的影响,并通过建立理论模型探讨了不同纳米颗粒的团聚特性及其与EPS之间的相互作用机制。首先以CeO NPs为代表性带正电的纳米金属氧化物,探索了阴离子强度、价态和污泥胞外聚合物及其种类(B-EPS,LB-EPS,TB-EPS)对CeO NPs团聚动力学的影响机制。结果表明,含一价阴离子盐溶液中,CeO NPs的团聚行为基本符合经典DLVO理论,其在Na NO溶液中的临界团聚浓度为25 m M。NaSO溶液中,CeO NPs的团聚行为也基本符合经典DLVO理论,但出现了一个再稳定化的过程:随着溶液浓度增加,其团聚速率先加快后减小再加快,最后基本不变,因此其在NaSO溶液中的不存在临界团聚浓度为。SO离子对团聚的促进强于NO离子,这也与霍夫梅斯特序列一致。分别加入B-EPS,LB-EPS,TB-EPS三种EPS后,CeONPs的团聚被抑制。EDLVO作用能的计算证实了空间位阻在EPS在稳定CeO NPs的过程中起到了关键的作用,这可能是由于EPS在纳米颗粒表面的吸附。并且,TB-EPS表现出最强的稳定CeO NPs的能力,其次是B-EPS,最后是LB-EPS,证明EPS种类不同,其对纳米颗粒团聚的影响不同。论文还以带负电的常见工程纳米颗粒Cit-Ag NPs及AgS NPs为研究对象,探索了阳离子强度、阳离子价态和污泥胞外聚合物及其成分(胞外多糖和胞外蛋白质)对Cit-Ag纳米颗粒及AgS纳米颗粒团聚行为的影响。结果表明,在一定范围内,离子强度越大,其对Cit-Ag纳米颗粒及AgS纳米颗粒的团聚促进越强。并且,含一价阳离子或二价阳离子的盐溶液中,Cit-Ag NPs及AgS NPs的团聚行为基本符合经典DLVO理论,证明静电斥力和范德华力是影响其团聚的重要作用力。Cit-Ag NPs和AgS NPs在Na NO溶液中的临界团聚浓度分别为30m M和275m M,在Ca(NO)溶液中的临界团聚浓度分别为1.6 m M和2.5m M,说明二价阳离子对Cit-Ag NPs和AgS NPs团聚的促进强于一价阳离子离子。在所有实验浓度和种类的盐溶液中,AgS纳米颗粒的稳定性都比Cit-Ag纳米颗粒强,这可能是由于各自颗粒间范德华力的差异。在Na NO溶液和低浓度Ca(NO)溶液中,EPS的加入大大增加了Cit-Ag NPs及AgS NPs的稳定性并抑制了其团聚,EDLVO作用能的计算证证明,这可是由于EPS吸附在纳米颗粒表面产生的空间位阻。还发现EPS对AgS纳米颗粒的稳定能力比对Cit-Ag纳米颗粒强,这可能是由于EPS在两种纳米颗粒表面的吸附能力差异。并且在Na NO溶液和低浓度Ca(NO)溶液中,富含胞外蛋白质的的AT-EPS对两种纳米颗粒团聚的抑制作用最强,其次是B-EPS,最后是富含胞外多糖的PT-EPS,说明胞外蛋白质在抑制纳米颗粒团聚的过程中起到了重要的作用。但是,在高Ca(NO)浓度下,B-EPS或PT-EPS的存在可以提高Cit-Ag NPs和AgS NPs的聚集速率,这可能是由于溶解的胞外多糖大分子的聚集通过分子间架桥将纳米颗粒与大分子聚集体连接在一起,从而提高了纳米颗粒的团聚速率。

关键词： 纳米棒阵列   ZnO   纳米颗粒   光电响应   持续光电导  

摘要： 0引言ZnO是一种金属氧化物半导体材料,在各类光电子器件中展现出了广泛的应用潜力[1]。ZnO中的光电转换过程涉及诸多复杂的光电转换机制,在不同的光电应用领域中,这些不同的机制及它们之间的联系直接决定了ZnO在实际应用中的使役行为。

关键词： Ag/ZnO纳米棒阵列膜   时域光电流   光电响应   光电弛豫   持续光电导  

摘要： 通过两步法合成了表面修饰Ag纳米颗粒的ZnO纳米棒阵列膜,并检测了该纳米棒阵列膜在波长为365 nm的紫外光照下的时域光电流曲线。与纯ZnO纳米棒阵列膜相比,Ag纳米颗粒修饰后ZnO纳米棒阵列膜在光电响应阶段有更大的响应值,最大达到7 490,约为纯ZnO纳米棒阵列膜响应值的50倍。而且,Ag纳米颗粒对ZnO纳米棒阵列膜弛豫阶段呈现的持续光电导(PPC)效应有很好的调控作用。相同恢复时间内,纯ZnO纳米棒阵列膜光电流恢复效率为25%,Ag纳米颗粒修饰后达到87%。Ag浓度越大,持续光电导(PPC)效应越不明显,这个现象使得通过简单改变表面Ag纳米颗粒的浓度来调控ZnO纳米棒阵列膜的PPC效应成为可能。

关键词： 银   纳米粒子   聚合物   蜂窝状阵列   SERS   呼吸图法  

摘要： 通过静态呼吸图法制备了具有高度有序微结构的聚苯乙烯-嵌段-聚4-乙烯吡啶共聚物(PS-b-P4VP)膜。以该嵌段共聚物膜为模板,可制得金属纳米粒子阵列。借助光化学还原途径制得了具有蜂窝状微结构的Ag纳米颗粒膜。以罗丹明6G(R6G)为探针分子,考察了蜂窝状Ag纳米颗粒膜用作表面增强拉曼散射(SERS)基底的性能。蜂窝状Ag纳米颗粒膜对R6G分子的表面拉曼散射增强因子高达1.31×10^9。另外,该SERS基底还显示了较低的检测限,检测限低至10^-10mol·L^-1。拉曼信号面扫显示了基底很好的信号均匀性。在此SERS基底上30μm×30μm范围内随机收集的120个拉曼信号强度的相对标准偏差仅为~12%。