等离子体金氧化锌复合纳米片阵列器件的制备
众所周知，二氧化碳是一种温室气体，其排放量的增加是导致全球气候变暖的一个关键因素。因此，通过发展新型清洁能源或者开发高效的二氧化碳转化和处理技术来减少二氧化碳量的排放、降低其所带来的温室效应迫在眉睫。目前，二氧化碳的固定和转化技术有溶解法、物理吸附法、化学吸收法、生物固定法和膜分离法等，但现有的这些技术普遍存在效率较低，反应条件严苛等问题。与这些技术相比较，光催化还原技术则体现出独特的优势，该技术通过反应条件的选择、调节和控制，利用太阳能将大量存在的二氧化碳可还原为烃类太阳能燃料，不仅可以实现对温室气体二氧化碳的有效转化，降低了其所带来的环境污染和温室效应，而且能够变害为宝，将二氧化碳转化为有用的太阳能燃料，减少了石油、天然气等化石燃料的使用。因此，光催化还原二氧化碳技术作为一种高效的绿色合成新技术，以其反应条件温和、利用太阳光驱动、无二次污染等优点在二氧化碳还原领域正展现出巨大的潜力，蕴含着巨大的经济效益和环境效益。 ZnO作为一种重要的催化剂，因其良好的电子传输性能及其纳米尺寸下的一系列独特性能在近些年引起了广泛兴趣。而ZnO纳米阵列器件，又以其良好的电子传输路径和较大的比表面积等特性在光催化领域中倍受青睐。迄今为止，在ZnO形貌结构调控方面，已经开发出了多种晶体生长方法，主要包括：溶胶凝胶法、微乳液法、直接沉淀法、水热法等。然而，由于禁带宽度过大、太阳光利用率低等缺陷使得ZnO在光催化应用方面受到极大限制。在ZnO表面沉积金纳米粒子，利用金纳米粒子的等离子体共振效应是解决这一问题的有效途径，而且金纳米粒子的负载可以降低光生电子-空穴对的复合率，有利于光催化活性的提高。
本发明的目的是针对现有的光催化还原二氧化碳制取太阳能燃料技术中存在的 不足，提供一种等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列器件的制备及其应用。该器件能实现 太阳光下二氧化碳的高效性、稳定性转化，转化率高达90 %，甲烷和乙烷的产率达到95%。本文采用的技术方案如下：
ZnO纳米棒阵列的制备方法，包括以下步骤： (1) 称取0. 01-0. 08克醋酸锌于30-60毫升乙醇中，搅拌30分钟，使其充分溶解； (2) 将洗净的基底材料浸渍于步骤（1)制得的溶液中5-20秒，取出，用氮气吹干；重复 操作浸渍-氮气吹干步骤1-10次； (3) 将浸渍好的基底材料置于马弗炉中，以2-10°C /min的速度在300-500°C空气氛围 中焙烧30-120分钟，得到均匀长满氧化锌晶种的基底材料； (4) 称取0. 18-0. 89克六水合硝酸锌于30毫升去离子水中，搅拌至澄清透明，得到溶 液A ;同时称取0. 08-0. 42克六次甲基四胺于30毫升去离子水中，搅拌至澄清透明，得到溶 液B ;将A、B两溶液同时倒入100毫升聚四氟乙烯高压反应釜中，搅拌10分钟，使其充分混 合； (5) 将步骤（3)得到的长满氧化锌晶种的基底材料的导电面朝下，置于步骤（4)制得的 混合溶液中；再将反应釜置于烘箱中，经95°C水热5-24小时后，得到样品，用乙醇和去离子 水交替冲洗10次； (6)将步骤（5)水热生长好的样品置于马弗炉中，以2-10 °C /min的升温速率在 400-600 °C中煅烧1-3小时，制得结构稳定的白色ZnO纳米棒阵列基底材料。
等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列的制备方法为：取20-200微升10-20g/L的 氯金酸于30毫升去离子水中，搅拌5-15分钟，调节溶液pH值至2-5 ;将长有ZnO纳米棒阵 列的基底材料置于氯金酸溶液中，用波长范围为200-800纳米的氙灯光源光照10-60分钟； 最后置于烘箱中80°C烘干，得到淡紫色的等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列。