随着纳米科学与技术的发展,贵金属和半导体由于具有优良的光电特性,其纳米结构的制备和物性研究成为了相关领域的研究热点。尤其是贵金属/半导体复合纳米结构中,贵金属的表面等离子体与半导体中的激子相互作用,使得这类复合纳米结构的物性相较于单一的贵金属纳米结构或者半导体纳米结构发生了显著的改变,因此,它们的复合结构更是引起了研究者极大的关注。尽管贵金属/半导体复合纳米结构种类繁多,但如何更大程度地增大贵金属和半导体接触界面的面积,提供更好的表面等离子体-激子相互作用平台,仍然是一个难题。基于上述背景,本文提出了一种新颖的贵金属/半导体复合纳米结构——AuAg/CdS双壁纳米管,并系统研究了纳米管的制备工艺及其三阶非线性光学性质、电化学特性等物理化学性质,获得了一系列研究成果。(1)以多元醇法制备得到的Ag纳米线为模板与HAuC14溶液发生Galvanic置换反应,从而制备得到了 AuAg合金纳米管,然后利用Ag与S单质能够直接化合的性质,在AuAg合金层上生长一层Ag2S作为过渡层以改善AuAg和CdS晶格失配度较高的问题,最后利用阳离子交换技术,加入Cd2+与Ag2S反应,从而在AuAg合金层外再包覆上CdS层,最终制备得到AuAg/CdS双壁纳米管。这一独特结构此前还未见诸报道。(2)利用Z扫描测试手段对AuAg/CdS双壁纳米管的三阶非线性吸收光学特性进行了研究。实测结果表明,纯AuAg合金纳米管的非线性吸收特性随强度变化而变化,呈现依赖特性。纯CdS纳米管的透过率曲线呈现反饱和吸收特性,而AuAg/CdS双壁纳米管的透过率曲线呈饱和吸收特性。由此可以得出结论,AuAg/CdS双壁纳米管的非线性吸收特性并不单独由其AuAg合金内壁或者CdS外壁决定,而是这两部分共同作用的结果,是由于其独特的金属-半导体异质结构而产生的。(3)构建了 AuAg/CdS双壁纳米管电催化氧还原(ORR)催化剂,利用AuAg合金的优异的ORR活性来达到增强AuAg/CdS双壁纳米管活性的目的。循环伏安特性、旋转圆盘电极测试技术对AuAg/CdS双壁纳米管的ORR性能测试结果表明,纳米管的还原峰电位更正,电流密度更大,电子转移数更接近4,稳定性更高。因此,AuAg/CdS纳米管催化剂的ORR活性比纯的CdS纳米管更高。(4)AuAg/CdS双壁纳米管结构由于引入了表面等离子体-激子相互作用,从而表现出独特的光电特性。我们通过聚焦离子束沉积工艺在单根AuAg/CdS双壁纳米管两段加工上Pt电极,构建了一个两端器件,并在低温测试平台上完成了从4K到300K温度区间的电输运特性(Ⅰ-Ⅴ特性)测试。低温下AuAg/CdS的Ⅰ-Ⅴ曲线呈非线性,高温下则呈线性。我们利用热激活模型对样品的变温电阻曲线进行了物理机制层面的分析。