双金属/TiO2 纳米管复合结构中增强的光电流*

韩迪仪 顾阳 胡涛政 董雯 倪亚贤

1) (苏州大学东吴学院,苏州 215006)

2) (苏州大学物理科学与技术学院,苏州 215006)

将传统半导体材料与金属微纳结构相结合,利用其表面等离激元共振效应,可有效地增强复合结构的光电转换效率,使其广泛地被用于光电化学和光电探测等领域.本文以氧化铝纳米管为模板,采用原子层沉积技术制备出高有序的TiO2 纳米管,并通过电子束热蒸发技术在大孔径的纳米管薄膜中分别负载金、铝和双金属金/铝纳米颗粒,形成金属纳米颗粒/TiO2 纳米管复合结构.研究结果表明,相对于纯TiO2 纳米管,Au/TiO2复合纳米管在568 nm 的可见光照射下,其光电流密度约有400%的提高; 在365 nm 紫外光照射下,Al/TiO2复合纳米管的光电流提高约50%; 同时负载双金属Au 和Al 纳米颗粒的TiO2 纳米管在整个紫外-可见光区域光电流均显著增强.

1 引 言

近年来,随着化石能源的匮乏及环境污染等问题日趋严重,太阳能的利用与开发成为国际研究热点之一.在众多利用太阳能的技术中,基于传统半导体材料直接将太阳能转化为化学能的光催化技术,受到人们极大的关注[1−12].在这类传统的半导体光催化剂中,二氧化钛(TiO2)因具有价廉、稳定性好和环境友好等优点,成为最受欢迎的半导体光催化剂之一.然而,TiO2属于宽带隙半导体材料(锐钛矿相的TiO2带隙约为3.2 eV,金红石相的带隙约为3.0 eV),只能吸收波长小于387 nm 的紫外光,对太阳光的利用率较低[13,14].此外,在TiO2薄膜和颗粒体系中,光生电子-空穴易复合,使得材料……