金–氧化亞銅核殼奈米晶體的製備及其形狀相關之光學、電學性質和光催化活性之研究

Synthesis and Shape-Dependent Optical, Electrical Properties and Photocatalytic Activity of Gold–Cuprous Oxide Core–Shell Nanocrystals

楊右丞(Yu-Chen Yang)

指導教授 ： 果尚志

國立清華大學/理學院/物理學系/博士(2013年)

摘要

奈米科學與科技已然成為當前新興的研究領域；主要肇因於材料在奈米尺度下所展現不同於巨觀尺度下材料的獨特化學與光學特性。對於奈米粒子，與大小變化相關的性質，特別是相同材料之塊材中所沒有的，更是吸引了強烈的科學興趣。量子侷限效應就是個迷人且在微小的奈米範疇中專有的現象之一。過去的十年為了獲得所需的應用，在奈米尺度下材料與大小相關之性質已被探索並見證在研究形貌與其結晶性控制；並體現於許多應用如光催化，表面拉曼散射、生物檢測、生物標定或治療上。然而至今，許多基礎物理特性的研究如材料的光學或電學性質都被侷限在球型對稱的奈米顆粒上。是故，與形狀相關的性質很少被發現與研究。在本篇論文中，我們發展了一個簡單且可靠的水像化學合成方式，用以製造氧化亞銅及金–氧化亞銅之金屬–半導體的核殼結構之奈米粒子，且決定性地準確控制其大小與形狀。並廣泛地探討與其大小、形狀、晶面相關之電學、光催化與光學性質。此工作幫助我們瞭解半導體奈米粒子所具有晶面相關之電學性質，這項新發現的基礎性質應廣泛存在於所有具有形狀的半導體奈米晶體中。因此，為了達到許多應用的最佳效率，如太陽能的收集、光化學、光催化、及化學感測，特定的形狀控制及其相關性質研究，對於金屬–半導體奈米結構的工程應用供了一個新的可能方針。

關鍵字

氧化亞銅 ； 奈米晶體 ； 形狀相關 ； 晶面相關 ； 電性 ； 光性 ； 表面電漿共振 ； 金奈米顆粒 ； 核殼結構

並列摘要

Nanoscience and nanotechnology has become emerging fields of research today because materials at nanoscale usually present different and unique chemical and physical properties compared to the bulk. For nanopaticles, the size-related properties that are missing in the bulk counterparts are in particular of great scientific interests. Quantum confinement is, for example, one of the most fascinating phenomena exclusively existing in low-dimensional nano domains. The last decade has witnessed the exploration in the research of morphology and crystallinity control at nanoscale in order to obtain desired size-related properties, which may enable various applications in photocatalysis, surface-enhanced Raman scattering (SERS), biosensing, bioimaging, and even therapy. So far, most studies of the fundamental physical properties such as electrical and optical properties are limited to the nanoparticles with spherical symmetry. Therefore, the shape-dependent properties of these nanocrystals are rarely observed. In this dissertation, we developed reliable and robust methods for deterministic synthesis of Cu2O semiconductor nanoparticles and Au–Cu2O metal–semiconductor core–shell nanocomposites with well-defined morphology. We comprehensively studied their size-, shape- and facet-dependent electrical, photo-catalytic and optical properties.

並列關鍵字

Cuprous Oxide ； Nanocrystals ； Shape-Dependent ； Facet-Dependent ； Electrical Property ； Optical Property ； Surface Plasmon Resonance ； Gold Nanoparticles ； Core-Shell Structures

參考文獻

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