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形貌可調控之氧化亞銅@硫化銅核殼奈米晶體:界面載子動力學研究與光催化產氫應用

為了解決2022 Super Cub 110的問題，作者楊善任 這樣論述：

近年來由於化石燃料的過度使用使得溫室氣體含量急劇上升，進而造成地球暖化。利用太陽能驅動半導體光觸媒材料進行光催化水分解反應，能夠產出高能量的氫能源，其燃燒後得產物為水，可有效的降低溫室氣體的排放。氧化亞銅對環境的危害較小，窄能隙的特性使其能夠吸收光子的區域落在可見光範圍，在光催化領域的研究發展上，是備受期待之半導體光觸媒之一。本研究利用添加不同種類之陰離子作為氧化亞銅奈米晶體成長時的吸附劑，以水熱合成法製備出具有形貌調控之氧化亞銅奈米晶體，包含菱形十二面體、八面體和立方體。後續將氧化亞銅奈米晶體作為模板，以陰離子交換法成功製備出三種形貌之氧化亞銅@硫化銅核殼奈米復合結構。藉由時間解析螢光光譜

和紫外光電子能譜，分析氧化亞銅@硫化銅核殼奈米復合結構之界面的載子動力學和能帶結構之間的關聯性。將具備三種形貌之氧化亞銅@硫化銅核殼奈米復合結構分別應用於光催化水分解產氫的實驗中，可發現在當硫化銅殼層達到特定厚度時，其十二面體、八面體和立方體之氧化亞銅@硫化銅核殼奈米復合結構的氫氣產生之速率可達到 48.75、69.12及47.68 μmolg-1h-1。其中，八面體氧化亞銅@硫化銅核殼奈米復合結構的光催化產氫活性最高的原因，推測是由於其異質界面擁有第二型能帶結構，使得界面電子轉移速率常數達到5.92  10-7 s-1，呈現良好的電荷分離特性，提升激發電子於水分解反應時的是用率。此外，八面

體氧化亞銅@硫化銅核殼奈米復合結構在光催化水分解產氫的應用上呈現良好的化學穩定性，說明氧化亞銅@硫化銅核殼奈米復合結構於太陽能燃料生產技術中具有高度的應用潛力，而本研究成果在半導體光觸媒材料發展上也提供了許多嶄新的概念，對於未來氫能源發展有極大的助益。