Original title: Plazmonicky aktivní elektrochemické elektrody na bázi nanotrubic sulfidu wolframičitého pokrytých zlatými nanočásticemi
Translated title: Plasmonically active electrochemical electrodes based on tungsten disulfide nanotubes decorated with gold nanoparticles
Authors: Salajková, Zita ; Daňhel,, Aleš (referee) ; Ligmajer, Filip (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2017
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [cze] [eng]
Při dopadu elektromagnetické vlny na kovovou nanostrukturu dochází za určitých podmínek k jejímu svázání s kmity elektronů a ke vzniku tzv. povrchových plazmonových polaritonů. Při nezářivém zániku těchto kolektivních oscilací dochází k excitaci nosičů náboje, které pak mají na krátký čas mnohem větší energii, než jaká by jim příslušela čistě na základě teploty nanostruktury. Tyto tzv. horké elektrony a díry nacházejí svoje využití ve fotochemických aplikacích, například v reakcích probíhajících na fotoaktivních elektrodách, kde horké elektrony fungují jako katalyzátory. Při výrobě těchto elektrod se nabízí využít zlatých nanočástic, které díky vybuzení plazmonů vykazují ve viditelné nebo blízké infračervené oblasti výrazně (rezonančně) zesílenou absorpci, což by např. mohlo zefektivnit využití solární energie. Tato práce se zabývá elektrochemickými experimenty, které mají sloužit k objasnění principů fotochemických reakcí za přítomností horkých elektronů v našem modelovém systému. Ten je tvořen skleněnými elektrodami s vrstvou cínem dopovaného oxidu inditého pokrytého nanotrubkami ze sulfidu wolframičitého, které na sobě nesou zlaté nanočástice a elektrolytem obsahujícím redoxní komplexy. Porovnání chronoamperometrických měření na jednotlivých součástech tohoto systému ukazuje, že excitace plazmonických nanočástic skutečně vede ke vzniku fotoproudu a že elektrochemické metody mohou sloužit k analýze fotochemických reakcí katalyzovaných horkými elektrony. When an electromagnetic wave illuminates metal nanostructure under right circumstances, it can couple to the motion of electrons and thus give rise to so-called LSPR. When these collective oscillations non-radiatively decay, they excite charge carriers that can have, for a short moment of time, highly non-thermal energy distribution. These so-called "hot" electrons and holes can then take part in photochemical applications, e.g. in reactions on photoactive electrodes where hot electrons act as catalysts. Gold nanoparticles seem to be a good candidate for fabrication of such electrodes because they exhibit resonantly enhanced absorption due to plasmon excitation in the visible and near infrared spectral range, which could make the solar energy harvesting more efficient. In this work we present electrohemical experiments that should help to clarify the underlying principles of photochemical reactions involving hot electrons. Our model system consists of indium tin oxide electrodes covered with tungsten disulphide nanotubes that were previously decorated by gold nanoparticles. By comparing the results of chronoamperometric measurements on individual components of this system it was shown that excitation of plasmonic nanoparticles indeed leads to photocurrents and that electrochemical methods can serve as a valuable tool for analysis of photochemical reactions catalyzed by hot electrons.
Keywords: chronoamperometry; electrochemistry; fotoelectrodes; gold nanoparticles; hot charge carriers; Plasmonics; WS2; chronoamperometrie; elektrochemie; fotoelektrody; horké nosiče náboje; Plazmonika; WS2; zlaté nanočástice

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/68111

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-320220


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses