▌R1 在黑金屬吸收體光譜研究中的應用 對一種可增強光熱利用的基于銀納米片聚合物的黑金屬吸收體的角分辨光譜表征
角分辨光譜 表面等離子體 黑金屬吸收體 銀納米片 光熱利用 全角度抗反射
【概述】可率光熱轉換的等離子吸收體是當下太陽能光熱利用與抗反射等諸多工業應用的研究熱點。近期，東南大學張彤與張曉陽教授課題組在 JMCC 雜志發表了一篇題為《Silver Nanoplate Aggregations based Multifunctional Black Metal Absorber for Localization, Photothermic Harnessing Enhancement and Omnidirectional Light Antireflection》的文章。
圖1，化學合成和電泳沉積方法制備的基于銀納米片的等離子吸收體
|
文章報道了一種化學合成和電泳沉積的方法，此方法可地在復雜形貌表面制備由銀納米片（SNPAs）構成的等離子吸收體。得益于*的光學性質，這種材料在太陽能光熱利用、全角度抗反射、海水淡化、 SERS 襯底、殺菌與催化、隱身與偽裝等場景得到應用。同時，不同于當下流行的形態工程（Morphological Engineering），該制備方法簡單、、不依賴模板，從而具有實際的產業化前途。
【樣品 & 測試】作者采用化學合成、電泳沉積的方法制備 黑金屬吸收體（BMAs）。如圖1，首先利用 AgNO3、檸檬酸三納、H2O2 和 NaBH4 合成銀納米片種子。再混入肼水合物和 AgNO3 水溶液，獲得銀納米片溶液。離心提取銀納米片并溶入酒精，獲得 SNPAs 酒精溶液。zui后，將陰極的 ITO 玻璃和陽極的導電基底浸入所制備的溶液，電泳后在陽極表面形成一層均勻的銀納米片聚合物。
需要注意的是，為增強表面等離子體的抗反射效果，還需要在 SNPAs 表面旋涂紫外固化膠，曝光并固化。上述制備方法實際上是由傳統的銀納米片單分散制備方法改進而來，只是化學成分的濃度增加了上百倍。有趣的是，在高濃度和低濃度環境下金屬晶體生長的形貌*不同。相比于傳統的單分散銀納米片，這種新型的各向異性等離子體納米結構具有巨大的吸收截面，能捕獲絕大部分照射于其表面的光能。同時，這種由 SNPAs 聚集而成的粗糙表面布滿了緊密相連而隨機分布的“hot spots”，進一步增強了材料的光吸收能力。
文中的銀納米片聚合物具有諸多新奇的特點。圖2a 為 ITO 裸片及黑色的基于銀納米片聚合物的 BMA 樣品。在經 457nm 低功率 LED 冷光源長時間照射后，使用熱成像儀觀測發現，BMA 樣品的溫度高于 ITO 裸片（圖2b），展示了的光熱轉換能力。相比于玻璃和電泳沉積的金納米球，BMA 樣品還具有超親水的特點（圖2c-d）。因此，在光照下 SNPAs 材料可更快速地蒸發表面浸潤的水，非常適用于海水淡化應用。
為研究銀納米片聚合物的吸光特性和全角度抗反射（Omnidirectional Antireflection）特性，作者采用了角分辨光譜儀對樣品在不同角度下的反射率進行了光譜表征（圖3a）。如 圖3g 所示，電泳沉積后的樣品 B 位置的角分辨反射光譜表明，在所有角度下和 400~1100nm 光譜范圍內，黑金屬吸收體的反射率皆低于 1%。如 圖3h 所示，在紫外固化膠保護后，這種黑金屬吸收體的反射率還將進一步降低至 0.4%。這些特點揭示了這種基于銀納米片聚合物的黑金屬吸收體優異的全角度抗反射特性。
【總結】本文報道了一種基于化學合成和電泳沉積的銀納米片聚合物的制備方法，并從合成機理、光學特性、SERS 增強特性、光熱特性和全角度抗反射特性等諸多角度展開了系統化的研究。得益于這種新型黑金屬吸收體優異的光學、光熱特性及低成本的合成方法，其在太陽能光熱利用、全角度抗反射、海水淡化、 SERS 襯底、殺菌與催化、隱身與偽裝等領域都具有光明的產業化前景。
圖4，文章對復享光學光纖光譜儀和角分辨光譜系統產品的標注
|
由復享光學提供的黑金屬吸收體光譜表征解決方案（包括 PG2000-Pro光纖光譜儀 和 R1角分辨光譜系統），對銀納米片聚合物樣品的吸收截面光譜測量、全角度抗反射光譜測量都起到了至關重要的作用。▌
【參考文獻】
? Zhang, Xiao-Yang, et al. "Silver Nanoplate Aggregations based Multifunctional Black Metal Absorber for Localization, Photothermic Harnessing Enhancement and Omnidirectional Light Antireflection." Journal of Materials Chemistry C (2017). Link
? 東南大學顯示技術研究中心張彤教授課題組
您好, 歡迎來到化工儀器網
