خواص نوری و سازوکار فعالیت فوتوکاتالیستی نانوساختارهای هیبریدی اکسیدی-پلاسمونی

8نانوساختارهای پلاسمونی با قابلیت تمرکز و هدایت نور در ابعاد نانو توانایی بهبود خاصیت فوتوکاتالیستی طیف گسترده ای از مواد مانند 2, ZnO, ZrO2TiO را دارند. امروزه مواد جدیدی از جمله بیسموت و آلومینیوم به نانوساختارهای پلاسمونی متداول مانند طلا، نقره و مس اضافه شدهاند. مطالعه برهم کنش نور-ماده و چگونگی جذب و پراکندگی نور در انواع نانوساختارهای پلاسمونی و استفاده آنها در ترکیبات فوتوکاتالیستی از دو نظر مورد توجه است. اول طراحی نانوساختار هیبریدی پلاسمونی/اکسیدی با خواص نوری منحصر به فرد و دوم بهره گیری از خواص نوری نانوساختارهای پلاسمونی در جهت بهبود خاصیت فوتوکاتالیستی. در این پژوهش طیف گستردهای از مواد شامل نانوساختارهای پلاسمونی متداول، نانوساختارهای پلاسمونی جدید، فوتوکاتالیستهای مختلف و در نهایت هیبرید نانوساختارهای پلاسمونی/فوتوکاتالیست سنتز و خواص فوتوکاتالیستی آنها مطالعه خواهد شد. روش سنتز طوری انتخاب شده است که امکان ساخت تمام نانوساختارهای مورد نظر و ترکیب آنها وجود داشته باشد. تخلیه قوس الکتریکی در مایع این امکان را فراهم میآورد. با اعمال ولتاژ مناسب به الکترودهای فلزی و تخلیه الکتریکی، پلاسما در فضای بین دو الکترود ایجاد میشود. شکلگیری پلاسما باعث انفجار نوک الکترودها میشود و نانوذرات فلزی معلق در مایع به وجود میآیند. علاوه بر سنتز و مشخصه یابی فعالیت فوتوکاتالیستی نانوساختارهای مذکور از رهیافتهای محاسباتی نیز برای درک بهتر سازوکار فعالیت فوتوکاتالیستی استفاده خواهد شد. رهیافت محاسباتی شامل سه بخش خواهد بود، در ابتدا ثوابت اپتیکی جهت مطالعه نحوه هدایت نور در نانوساختارهای مورد نظر محاسبه میشود. در ادامه به محاسبه جذب و پراکندگی نور و توزیع میدان اطراف نانوساختارهای پلاسمونی/فوتوکاتالیست با استفاده از رهیافتهای الکترومغناطیس محاسباتی خواهیم پرداخت. در بخش آخر هم با استفاده از نظریه تابعی چگالی وابسته به زمان 1 ، سازوکار انتقال الکترون و فوتون از نانوساختار پلاسمونی و نحوه بهبود خاصیت فوتوکاتالیستی مطالعه خواهد شد.