[發明專利]一種多極子局域表面等離子體共振吸收體的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202010072195.6
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111266599B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 王海龍;劉曼
• 申請（專利權）人: 王海龍
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B22F1/18;B22F1/00;C01G49/06;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 蔣歡妹

本發明公開了一種多極子局域表面等離子體共振吸收體的制備方法及其應用，通過改進核殼的制備方法，通過納米復合核殼結構材料改進單個納米吸收體的光吸收特性，得到的單個多極子局域表面等離子體共振吸收體在200?1300nm范圍內有四個等離子體共振吸收峰，拓寬吸收體的吸收光譜，解決了單個吸收體的光吸收特性改進難的問題，開創了改進單個吸收體的光吸收特性的新方法，為如何改進單個吸收體的光吸收體特性提供了一種可行策略，同時多極子局域表面等離子體共振吸收體的綜合光熱性能優異，可高效俘獲低能量密度的太陽光，可快速、高效產生高溫過熱光熱蒸汽，解決了光熱轉換難以同時產生高溫、快速、高效的光熱蒸汽的難題。

技術領域：

本發明涉及納米吸收體的光熱轉換技術領域，具體涉及一種多極子局域表面等離子體共振吸收體的制備方法及其應用。

背景技術：

目前貴金屬納米結構材料的局域表面等離子體共振(Localized SurfacePlasmon Resonance,LSPR)具有很強的場增強效應，LSPR吸收體與入射光發生共振作用，產生強大的高溫熱點(hot-spots)，并在極短時間內將能量傳遞給周圍的介質，熱點作為熱源驅動周圍的介質快速汽化相變可以在極短時間(100ps至10ns)內把電磁能轉化為熱能。同時LSPR吸收體進行光熱轉換僅加熱熱點周圍的介質，具有很強的局域性，因此LSPR吸收體可以產生高溫光熱蒸汽。盡管LSPR吸收體的吸收光譜可以大范圍調控，可快速產生高溫光熱蒸汽，但是單一結構的LSPR吸收體的吸收光譜通常為孤立的一個或幾個吸收峰，吸收光譜的覆蓋范圍有限，這極大的限制了LSPR吸收體光熱轉換的性能。光熱蒸汽需要使用太陽光作為光源，利用LSPR吸收體的強大的高溫熱點快速驅動周圍介質汽化相變，這就對LSPR吸收體的LSPR光譜有了更高的要求，LSPR光譜需要與太陽光譜匹配，對可見光的吸收要強。

提高光熱轉換性能，關鍵是要改進吸收體的光吸收特性包括吸光吸收強度和吸收光譜的吸收范圍，是從本源上改進光熱轉換性能的最佳方式，但是單個吸收體的光吸收特性很難改進。由于單一結構的LSPR吸收體的吸收光譜通常為孤立的一個或幾個吸收峰，吸收光譜的覆蓋范圍有限，對于局域表面等離子體共振吸收體的光吸收特的調控，目前主要調控吸收體的吸收峰位，雖然LSPR吸收體的吸收峰峰位可以從紫外-可見-近紅外光區內大范圍調控，但拓寬單個吸收體的吸收光譜范圍尚無有效可行的方法。

發明內容：

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種多極子局域表面等離子體共振吸收體的制備方法及其應用，通過改進核殼的制備方法，通過納米復合核殼結構材料改進單個納米吸收體的光吸收特性，得到的單個多極子局域表面等離子體共振吸收體(記為α-Fe₂O₃@AgNPs)在200-1300nm范圍內有四個等離子體共振吸收峰，首次實現單個吸收體的多個吸收峰特性，拓寬吸收體的吸收光譜，解決了單個吸收體的光吸收特性改進難的問題，開創了改進單個吸收體的光吸收特性的新方法，為如何改進單個吸收體的光吸收體特性提供了一種可行策略，同時多極子局域表面等離子體共振吸收體的綜合光熱性能優異，可高效俘獲低能量密度的太陽光，可快速、高效產生高溫過熱光熱蒸汽，解決了光熱轉換難以同時產生高溫、快速、高效的光熱蒸汽的難題。

本發明是通過以下技術方案予以實現的：

一種多極子局域表面等離子體共振吸收體的制備方法，該方法包括以下步驟：

(1)α-Fe₂O₃納米粒(hematite nanorice)的制備：配置15-25mM的FeCl₃水溶液，加入pH緩沖劑使反應液中緩沖劑的濃度為200-600μM，攪拌均勻后95-102℃反應48-72h，反應完成后，離心分離出產物，使用去離子水洗滌3次，再使用無水乙醇洗滌1-2次，洗滌后的樣品在烘箱中干燥得到α-Fe₂O₃納米粒粉體，密封保存；