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研究生： 林修樂
Lin, Sio-Le
論文名稱： 在氧化鋅奈米柱陣列上沉積銀奈米粒子以應用於光催化和表面增強拉曼散射
Deposition of Ag Nanoparticles on ZnO Nanorod Arrays for Applications in Photocatalysis and Surface Enhanced Raman Scattering
指導教授： 陳東煌
Chen, Dong-Hwang
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 化學工程學系
Department of Chemical Engineering
論文出版年： 2012
畢業學年度： 100
語文別： 中文
論文頁數： 117
中文關鍵詞： 奈米 、氧化鋅 、光催化 、表面增強拉曼散射
外文關鍵詞： Nano, Znic Oxide, Photocatalysis, SERS
相關次數： 點閱：77  下載：4 
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    • 本論文係有關於氧化鋅奈米柱陣列上沉積銀奈米粒子及其在光催化和表面增強拉曼散射(SERS)之應用研究。首先透過溶膠凝膠法合成氧化鋅奈米粒子晶種層，再以水熱法合成氧化鋅奈米柱陣列，經氣體熱處理(氫氣或空氣)後，以紫外光還原法在陣列上沉積銀奈米粒子。透過掃描式電子顯微鏡(SEM)、X光繞射(XRD)、能量散射光譜(EDS)、及紫外光/可見光/近紅外光(UV/VIS/NIR)吸收光譜等分析，可知銀奈米粒子粒徑及氧化鋅奈米柱陣列在沉積銀奈米粒子前後的表面形態、結構、組成及光學特性。研究發現，相較於空氣熱處理或未經熱處理者，經氫氣熱處理後，銀奈米粒子可更均勻緻密且大量地沉積在氧化鋅奈米柱陣列上，且其可見光光催化降解染料R6G (Rhodamine 6G)的效率及表面增強拉曼散射(SERS)效應皆更佳。在光催化降解染料R6G上，本文還探討了銀奈米粒子沉積量、反應初始濃度及反應溫度對效率的影響；在表面增強拉曼散射的分析應用上，可使染料濃度偵測極限降低至10-9 M以下。

    This thesis concerns the deposition of Ag nonoparticles on ZnO nanorod arrays and their applications in photocatalysis and surface enhanced Raman scattering (SERS). Firstly, ZnO nanorod arrays were synthesized by the sol-gel formation of ZnO nanoparticle seed layers and the followed hydrothermal method. After heat treatment in hydrogen or air, Ag nanoparticles were deposited on ZnO nanorod arrays by photo-reduction method. The size of Ag nanoparticles as well as the surface morphology, structure, composition, and optical property of ZnO nanorod arrays before and after the deposition of Ag nanoparticles were characterized by SEM, XRD, EDS, and UV/VIS/NIR spectrophotometer. As compared to the samples with heat treatment in air or without heat treatment, the ZnO nanorod arrays after heat treatment in hydrogen allowed Ag nanoparticles to be deposited more uniformly, densely, and numerously. Also, they exhibited the higher efficiency for the visible light-driven photocatalytic degradation of R6G dyes (Rhodamine 6G) and the better SERS effect. For the photocatalytic degradation of R6G dyes, the effect of the amount of Ag nanoparticles, initial dye concentration, and temperature on the efficiency were also investigated. For the analytical application of SERS, the detection limit of R6G dyes could be lowered to below 10-9 M.

    總目錄 頁次 中文摘要 Ⅰ 英文摘要 Ⅱ 誌謝 Ⅲ 總目錄 Ⅳ 表目錄 Ⅶ 圖目錄 Ⅷ 第一章 緒論 1 1.1 奈米材料 1 1.1.1 前言 1 1.1.2 奈米材料的特性 2 1.1.3 奈米材料的製備與應用 5 1.2 光觸媒 8 1.2.1 光觸媒的發展 8 1.2.2 光觸媒的應用 9 1.3 表面增強拉曼散射 11 1.3.1 表面增強拉曼散射的發展 11 1.3.2 表面增強拉曼散射的應用 13 1.4 研究動機與內容 15 第二章 基礎理論 17 2.1 氧化鋅(ZnO)之介紹 17 2.1.1 氧化鋅(ZnO)的結構與性質 17 2.1.2 氧化鋅(ZnO)的製備與應用 20 2.2 溶膠-凝膠合成法 21 2.2.1 溶膠-凝膠合成法的原理與反應機構 21 2.2.2 溶膠-凝膠合成法的反應機構 22 2.2.3 塗怖 25 2.3 水熱合成法 28 2.3.1 水熱合成法的原理 28 2.3.2 水熱合成法的反應機構 30 2.4 光催化 31 2.4.1 光催化反應的原理與機構 31 2.4.2 光催化反應的影響要素 33 2.4.3 氧化鋅光觸媒的改質 38 2.5 表面增強拉曼散射 41 2.5.1 拉曼光譜 41 2.5.2 表面增強拉曼散射理論 43 第三章 實驗部分 45 3.1 實驗藥品、儀器及材料 45 3.1.1 實驗藥品 45 3.1.2 實驗儀器 46 3.2 氧化鋅奈米柱陣列的製備 47 3.2.1 氧化鋅溶凝膠的製備 47 3.2.2 氧化鋅奈米粒子晶種層的製作 48 3.2.3 水熱法合成氧化鋅奈米柱陣列 49 3.3 銀奈米粒子的沉積 50 3.4 氫氣熱處理與空氣熱處理 51 3.5 表面增強拉曼散射實驗 52 3.6 光催化實驗 53 3.7 特性分析 54 第四章 結果與討論 55 4.1 材料性質分析 55 4.1.1 氧化鋅奈米柱陣列之特性分析 55 4.1.2 氧化鋅奈米柱陣列上沉積銀奈米粒子之特性分析 64 4.2 光催化反應分析 78 4.2.1 R6G染料之檢量線製作 78 4.2.2 氧化鋅奈米柱陣列上沉積銀奈米粒子之光催化分析 80 4.2.3本研究光催化降解染料之反應機制 96 4.2.4 文獻比較 99 4.3 表面增強拉曼散射分析 101 4.3.1染料R6G在ZnO-H@Ag上的表面增強拉曼散射之探討 101 4.3.2本研究表面增強拉曼散射增強之機制 107 第五章 總結論 109 參考文獻 110

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    下載圖示 校內：2022-01-01公開
    校外：2022-01-01公開
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