【摘 要】
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氧化钨(WO3)由于其良好的能级排列和光吸收能力而在许多半导体中脱颖而出,但其电荷转移速率慢,特别是空穴迁移速度慢和载流子寿命短,阻碍了它的应用。贵金属纳米颗粒作为一种有效的电荷转移介质,在各种光催化中激发肖特基结触发的电荷流的能力在近十年来引起了人们的广泛关注。然而,通过合适的界面工程在金属/半导体复合样品中进行定向电荷传输通道的微调和可控制造的研究很少。在本工作中,我们设计了一种高效静电逐层组
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氧化钨(WO3)由于其良好的能级排列和光吸收能力而在许多半导体中脱颖而出,但其电荷转移速率慢,特别是空穴迁移速度慢和载流子寿命短,阻碍了它的应用。贵金属纳米颗粒作为一种有效的电荷转移介质,在各种光催化中激发肖特基结触发的电荷流的能力在近十年来引起了人们的广泛关注。然而,通过合适的界面工程在金属/半导体复合样品中进行定向电荷传输通道的微调和可控制造的研究很少。在本工作中,我们设计了一种高效静电逐层组装(LbL)的方法,在贵金属纳米粒子(MNPs)镶嵌的WO3复合材料中逐步制备定向电荷传输通道。1.在本工作中,通过一种简单且方便的逐层自组装(LbL)策略,在原位形成的Au/WO3异质结构中构建了一个有效的单向电荷传输通道,其中AuNPs的原位生成和WO3纳米棒向中孔超结构的形态转化同时发生。此外,可以利用LbL的层数来微调Au NCs在WO3基体上的负载量。有趣的是,LbL自组装赋予AuNPs与WO3纳米级的独特整合模式,有益于WO3 NRs上光诱导的高能电荷载流子的高效提取、分离和迁移。研究表明,LbL合成的Au/WO3异质结构在模拟太阳光和可见光照射下对污染物的降解和重金属离子的光还原表现出高效和通用的性能。这主要归因于AuNPs作为电子陷阱而不是等离子体光敏剂加速界面电子转移,从而提高了光性能。2.基于先前的工作,我们设计了一个简便、高效且与热还原处理相结合的逐层自组装(LbL)策略,通过大量的静电作用,将带相反电荷的金属前驱体离子和聚电解质结构单元紧密交替地组装在WO3纳米棒(NRs)上,在Pt-WO3复合样品中逐步构建了定向电荷转移通道。LbL自组装和原位刻蚀引起的WO3 NRs的结构向微尺度超结构的变化是同时发生。研究表明,在光照射下,这种精心设计的Pt-WO3复合样品在非选择性矿化有机染料污染物和重金属离子还原中均表现出显著增强和通用的光活性,显示出协同效应。这归因于PtNPs作为电子陷阱的重要贡献,以加速电子从WO3到PtNPs的定向高效传输。更有趣的是,光氧化还原催化也可以在同一反应体系中同时触发。
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