作为一种新型光催化剂,在整个可见光谱范围内,等离子体金属纳米粒子具有收集太阳能并产生有效能量转换的独特优势。因此,等离子体纳米催化剂是可见光驱动催化反应最有潜力的候选者。此类光催化剂体系包括金（Au）、银（Ag）和铜（Cu）等纳米颗粒以及与其他金属半导体结合的等离子体纳米光催化剂。目前,等离子体纳米粒子在增强催化转化方面的应用被广泛研究,这要归功等离子体金属与光强相互作用产生的局域表面等离激元共振效应（LSPR）,LSPR独特的电场增强、热电子可以提高催化反应的活性,增强并驱动化学反应的发生。基于等离子体纳米材料优异的光催化性能,文中将等离子体金属Cu、Ag以及银和二氧化钛（Ti O2）结合的等离子体纳米光催化剂用于对聚丙烯腈（PAN）的催化石墨化研究,并探究了增强其催化石墨化的机制。主要的研究工作及成果如下:一、利用铜纳米结构作为等离子体光催化剂对PAN进行低温催化石墨化研究。原位拉曼光谱结果表明:涂敷在Cu纳米结构表面的PAN分子在拉曼激光的作用下成功转化为石墨的结构。随着辐射功率的逐渐增加导致石墨中形成的缺陷数量显著减少,然而更长持续时间的激光辐射并不会引起缺陷数量的减少,这表明Cu纳米结构表面的PAN催化石墨化是由LSPR诱导出的热载流子引发的。此外,Cu纳米结构表面的氧化和尺寸大小也是影响PAN催化石墨化性能的提高,当铜纳米结构的平均尺寸约为40nm时,PAN的石墨化程度最大。通过时域有限差分（FDTD）模拟局域场强度也证明了实验结果的一致性。二、利用Ag纳米结构作为等离子体光催化剂探究PAN的催化石墨化。实验结果表明:以Cu纳米结构相比,Ag纳米结构表面上的PAN在拉曼激光的作用下的石墨化程度更高,石墨缺陷数量进一步减少。另外,经酸刻蚀20min的Ag纳米结构对PAN催化石墨化程度最高,FDTD模拟不同粗糙Ag纳米结构表面的局域场强表明,局域场强的增强导致了热载流子产率的增加,从而提高了PAN的石墨化程度。三、为了进一步提高PAN的石墨化程度,采用磁控溅射法制备了Ag@Ti O2等离子体纳米结构催化剂,并探究了其对PAN的催化石墨化和机理。研究发现,与裸Ag纳米颗粒相比,Ag@Ti O2等离子体纳米结构催化剂对PAN的催化石墨化能力更高,石墨中的缺陷进一步减少。另外,Ag纳米结构的氧化会削弱Ag@Ti O2对PAN的催化石墨化效率。Ag@Ti O2等离子体纳米结构催化剂拓宽了对光的吸收范围、提高热载流子的分离效率以及等离子体金属Ag的LSPR效应是增强PAN催化石墨化的机制。最终,FDTD模拟Ag@Ti O2等离子体纳米结构的局域场强分布及大小证明了实验结果的准确性。