Ag/氧化石墨烯/TiO₂纳米棒阵列薄膜的制备及增强的光催化、SERS活性

【作者】 王艳芬； 余海； 杨浩成； 左勇； 张苗； 何刚； 孙兆奇；

【机构】 安徽大学物理与材料科学学院； 安徽理工大学材料科学与工程学院；

【摘要】 本文采用水热法在制备高度有序TiO2纳米棒阵列基础上,先后沉积GO纳米片和贵金属Ag纳米颗粒,有序构建了一种新颖的Ag和GO共修饰TiO₂纳米棒阵列（Ag/GO/TNR）薄膜,并作为光催化剂和表面增强拉曼散射（SERS）活性基底用于有机分子的降解和检测。研究表明,所制备的Ag/GO/TNR薄膜具有大的比表面积,对罗丹明6G（R6G）分子显示了高的吸附性能。同时,具有适宜含量的GO中介层能显著促进Ag和TiO₂之间的电子传递,提高复合薄膜的吸附性能、光催化活性和拉曼信号。与其它样品相比,当GO沉积时间为5 min时获得的Ag/GO/TNR薄膜作为活性基底对R6G的检测限低至1.0×10^-12 M, EF值高达5.86×10⁵,RSD值为8.71%,显示了优异的SERS活性、高的灵敏度和良好的均匀性。同时,利用Ag/GO/TNR活性基底优异的光催化活性可以有效降解吸附在表面的R6G分子,显示出良好的自清洁性能和循环稳定性。在模拟太阳光下,Ag/GO/TNR薄膜作为光催化剂对R6G的光降解k值为0.01 min^-1,达到了TNR和Ag/TNR的3.59倍和2.3倍。这种优异的SERS性能可以被归为Ag纳米颗粒、GO中介层和TNR三组分之间的协同效应,即大的附着面积、激发光子的相互作用及活性基底表面高密度的热点。本工作不仅制备了一种新颖的光催化剂薄膜产物,而且为构建高SERS活性、灵敏性、均匀性、自清洁性和循环稳定性的SERS活性基底提供了一条简便有效的途径,在有机分子检测领域具有潜在应用前景。更多还原