一种双向激发的高效催化反应器制造技术

本发明专利技术涉及一种双向激发的高效催化反应器，包括第一透光导电膜，设置于第一透光导电膜上表面、相互间隔的源极/漏极，所述第一透光导电膜下方设置有SiO2层，所述SiO2层的下方设置有第二透光导电膜，第一透光导电膜与SiO2层之间设置有多个金属纳米颗粒，所述第二透光导电膜的下方还设置有透光导电底座，所述第二透光导电膜还与引入的门电压电连接；该双向激发的高效催化反应器，通过在金属纳米颗粒的底面设置有透光导电膜以及透光凸透镜，从而使得金属纳米颗粒能够在第一入射光与第二入射光的共同作用下，增强了金属纳米颗粒周围的电场，从而提高了金属纳米颗粒表面的电子振荡，有利于提高目标分子催化反应的效率。

An efficient bi-directional catalytic reactor

The invention relates to an efficient catalytic reactor with bidirectional excitation, which comprises a first transparent conductive film, a source/drain electrode arranged on the surface of the first transparent conductive film, a SiO 2 layer arranged below the first transparent conductive film, a second transparent conductive film arranged below the SiO 2 layer, a first transparent conductive film and SiO 2. A plurality of metal nanoparticles are arranged between the layers, and a transparent conductive base is arranged below the second transparent conductive film, and the second transparent conductive film is electrically connected with the introduced gate voltage; the bidirectionally excited high-efficiency catalytic reactor is provided with a transparent conductive film and a transparent convex transmission on the bottom of the metal nanoparticles. The mirror enables the metal nanoparticles to enhance the electric field around the metal nanoparticles under the combined action of the first incident light and the second incident light, thus improving the electronic oscillation on the surface of the metal nanoparticles, which is conducive to improving the efficiency of the target molecule catalytic reaction.

【技术实现步骤摘要】
一种双向激发的高效催化反应器
本专利技术属于表面催化反应器件
，具体涉及一种双向激发的高效催化反应器。
技术介绍
表面等离激元(SPs)是电磁波(光)与金属(或掺杂半导体)表面内的准自由电子气集体振荡相干耦合后形成的一种共振激发元。通常把能局域于金属纳米颗粒表面的电子振荡称为局域表面等离激元共振(LSPR)。在纳米尺度范围，等离激元诱导的催化反应占据主导地位，通常我们把它称作等离激元诱导化学反应。众所周知，等离激元衰减而产生的热电子在等离激元诱导的化学反应中扮演着重要的角色。当热电子暂时吸附于目标分子时，等离激元诱导化学反应中的分子的中性势能面(PES)被注入电子，因此使分子的反应势垒显著降低，同时热电子还能暂时起到连接分子的作用。同时，热电子的动能可以有效地转移给目标分子，为催化反应提供能量；热电子还能作为催化反应所需的能量推动分子反应的发生。然而,现有的表面等离激元催化反应器存在目标分子遮挡入射光,从而导致照射到金属纳米颗粒上的光强度减少,从而导致金属颗粒周围电场较小,反应效率较低的现象。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是要解决的现有表面等离激元催化反应器反应效率较低的问题。为此，本专利技术提供了一种双向激发的高效催化反应器，包括第一透光导电膜，设置于第一透光导电膜上表面、相互间隔的源极/漏极，所述第一透光导电膜下方设置有SiO2层，所述SiO2层的下方设置有第二透光导电膜，第一透光导电膜与SiO2层之间设置有多个金属纳米颗粒，所述第二透光导电膜的下方还设置有透光导电底座，所述第二透光导电膜还与引入的门电压电连接。所述第一透光导电膜为石墨烯透光导电薄膜。所述第二透光导电膜为石墨烯透光导电薄膜或金属氧化物透光导电薄膜。目标分子位于所述源极/漏极之间的缝隙。第一入射光垂直照射源极/漏极之间的缝隙。所述透光导电底座是一面为平面，另一面为弧面的透光凸透镜；所述第二透光导电膜设置于透光导电底座的平面上方。第二入射光从所述透光导电底座的弧面入射。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的这种双向激发的高效催化反应器，解决了现有催化反应器反应效率低的问题，通过在金属纳米颗粒的底面设置有透光导电膜以及透光凸透镜，从而使得金属纳米颗粒能够在第一入射光与第二入射光的共同作用下，增强了金属纳米颗粒周围的电场，从而提高了金属纳米颗粒表面的电子振荡，有利于提高目标分子催化反应的效率，另一方面通过透光凸透镜可以将第二入射光进行棱镜耦合，从而增强第二入射光激发金属纳米颗粒，进一步增强金属纳米颗粒表面的电子振荡效率，从而使得该高效催化反应器整体上具有更好的催化目标分子进行反应的作用。以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1是双向激发的高效催化反应器结构示意图。图中：1、第一入射光；2、源极/漏极；3、目标分子；4、第一透光导电膜；5、金属纳米颗粒；6、第二透光导电膜；7、透光导电底座；8、第二入射光；9、SiO2层。具体实施方式为进一步阐述本专利技术达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本专利技术的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。实施例1为了解决的现有表面等离激元催化反应器反应效率较低的问题。本专利技术提供了一种如图1所示的双向激发的高效催化反应器，包括第一透光导电膜4，设置于第一透光导电膜4上表面、相互间隔的源极/漏极2，所述第一透光导电膜4下方设置有SiO2层9，所述SiO2层9的下方设置有第二透光导电膜6，第一透光导电膜4与SiO2层9之间设置有多个金属纳米颗粒5，所述第二透光导电膜6的下方还设置有透光导电底座7，所述第二透光导电膜6还与引入的门电压电连接；通过调节门电压，可以调控第二透光导电膜6和贵金属纳米颗粒5的耦合体系的费米面，进一步提高热电子的态密度，提高了表面催化反应的效率。所述第一透光导电膜4为石墨烯透光导电薄膜，石墨烯透光导电薄膜具有非常好的化学稳定性、柔韧性、导电性、透明性导热性；石墨烯透光导电薄膜中电子的传导速率可达8*105m/s，石墨烯中电子传输速率的阻力很小，可以移动亚微米的距离而不发生散射；另一方面，石墨烯在光的照射下不透明度只有2.2～2.4％，反射率是小于0.1％，可以忽略不计，将目标分子3置于石墨烯透光导电薄膜上进行催化反应，非常的有必要，可以第一入射光1直接穿过目标分子3后穿过第一透光导电膜4就可以与金属纳米颗粒5激发表面等离激元效应。所述第二透光导电膜6的要求是便于下述的第二入射光8穿过，同时具有很好的导电性两个特性，因此，第二透光导电膜6可以选择石墨烯透光导电薄膜或金属氧化物透光导电薄膜，其中金属氧化物透光导电薄膜可以选择ITO、FTO、ZAO三大体系中的任意一种。所述透光导电底座7是一面为平面，另一面为弧面的透光凸透镜；所述第二透光导电膜6设置于透光导电底座7的平面上方；第二入射光8从所述透光导电底座7的弧面入射；这样可以产生棱镜耦合效应，从而进一步增强对金属纳米颗粒5的激发，从而使得该高效催化反应器整体上具有更好的催化目标分子3进行反应的作用。目标分子3设置于源极/漏极2之间的缝隙，缝隙的宽度可以根据需要反应的目标分子3进行调节，一般调节的范围在1-100nm之间。最后，需要说明的是，上述的金属纳米颗粒5可以是银颗粒、金颗粒等金属形成的纳米颗粒。这样，在对目标分子3进行催化反应的时候，可以将目标分子3置于所述源极/漏极2之间的缝隙，第一入射光1垂直照射源极/漏极2之间的缝隙；第一入射光1穿过目标分子3后，再透过第一透光导电膜4然后照射到金属纳米颗粒5，对金属纳米颗粒5进行激发，从而产生表面等离激元共振，促进目标分子3进行催化反应的效率，但由于目标分子3的遮挡，第一入射光1激发金属纳米颗粒5表面等离激元效应非常有限，因此，第二入射光8从底面穿过透光导电底座7产生棱镜耦合效应，从而增强第二入射光8激发金属纳米颗粒5，进一步增强金属纳米颗粒5表面的电子振荡效率，从而使得该高效催化反应器整体上具有更好的催化目标分子3进行反应的作用。以本实施例提供的双向激发的高效催化反应器对目标分子:氯化硝基四氮唑蓝(NBT)分子进行催化反应，使其生产二甲基胺硼烷(DMAB)分子，设置门电压为3V，偏压为1V，石墨烯透光导电膜和金属纳米颗粒5之间存在相互耦合作用，即表面等离激元和激子之间存在相互耦合作用，同时在第一入射光1和第二入射光8的共同作用下，上述反应的效率有很大提高。综上所述，本实施例提供的这种双向激发的高效催化反应器，解决了现有催化反应器反应效率低的问题，通过在金属纳米颗粒5的底面设置有第二透光导电膜6以及透光凸透镜，从而使得金属纳米颗粒5能够在第一入射光1与第二入射光8的共同作用下，增强了金属纳米颗粒5周围的电场，从而提高了金属纳米颗粒5表面的电子振荡，有利于提高目标分子3催化反应的效率，另一方面通过透光凸透镜可以将第二入射光8进行棱镜耦合，从而增强第二入射光8激发金属纳米颗粒5，进一步增强金属纳米颗粒5表面的电子振荡效率，从而使得该高效催化反应器整体上具有更好的催化目标分子3进行反应的作用；同时，该双向激发的高效催化反应器还可以通过设置不同的门电压，以及源极/漏极之间的偏电压达到调控目标分子3反应速率的目的。以上内容是结合具体的优选实施方式对本专利技术所作的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双向激发的高效催化反应器，包括第一透光导电膜(4)，设置于第一透光导电膜(4)上表面、相互间隔的源极/漏极(2)，其特征在于：所述第一透光导电膜(4)下方设置有SiO2层(9)，所述SiO2层(9)的下方设置有第二透光导电膜(6)，第一透光导电膜(4)与SiO2层(9)之间设置有多个金属纳米颗粒(5)，所述第二透光导电膜(6)的下方还设置有透光导电底座(7)，所述第二透光导电膜(6)还与引入的门电压电连接。

【技术特征摘要】
1.一种双向激发的高效催化反应器，包括第一透光导电膜(4)，设置于第一透光导电膜(4)上表面、相互间隔的源极/漏极(2)，其特征在于：所述第一透光导电膜(4)下方设置有SiO2层(9)，所述SiO2层(9)的下方设置有第二透光导电膜(6)，第一透光导电膜(4)与SiO2层(9)之间设置有多个金属纳米颗粒(5)，所述第二透光导电膜(6)的下方还设置有透光导电底座(7)，所述第二透光导电膜(6)还与引入的门电压电连接。2.如权利要求1所述的一种双向激发的高效催化反应器，其特征在于：所述第一透光导电膜(4)为石墨烯透光导电薄膜。3.如权利要求1所述的一种双向激发的高效催化反应器，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：中山科立特光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44