本實驗將氧化亞銅及銀奈米粒子修飾於氧化鋅奈米線，先利用水溶液法將氧化鋅奈米線長在牛皮紙基板上，並輔以光還原法將氧化亞銅及銀奈米粒子分別或共同修飾於氧化鋅奈米線上，採用全低溫製程，從基板到光觸媒材料的選擇皆為便宜且方便、對環境低汙染，因此對於將來實際應用能有極大的發展潛力。
經由掃描式電子顯微鏡的表面形貌觀察，可確認修飾前後奈米線及奈米顆粒的結構；藉由能量色散X-射線光譜分析得到材料內部並無其他雜質元素的存在；螢光光譜圖的分析可以看到修飾後的奈米線在紫外光放光波段強度均下降，其中以共修飾的奈米線的放光強度最低，推斷其抑制電子電洞對的再結合能力最好。
光觸媒分解實驗在功率300 W的鹵素燈下進行，將10×10 cm2的紙試片放入100毫升、濃度為10 µM的羅丹明B (rhodamine B) 水溶液，量測吸收光譜隨時間的變化，並經由數據分析得到其一階反應速率，以共修飾的氧化鋅奈米線的反應速率最高，為0.022 min-1，是未修飾氧化鋅奈米線的1.69倍。綜合以上分析我們發現，以氧化亞銅及銀奈米粒子共修飾之氧化鋅奈米線，具有最佳的抑止電子電洞對再結合的效果，且在分解汙染物的實驗中亦有最好的分解效率，因此我們可以成功利用簡單的光還原法製備出效率較好的光觸媒複合材料。

In this work, we reported on the enhanced photocatalytic activity of ZnO nanowires (NWs) modified with cuprous oxide and silver nanoparticles (NPs). ZnO NWs were grown by the solution method and then modified with cuprous oxide NPs, silver NPs, or both (co-modified) by the photoreduction method on paper substrates. We chose low cost, convenient and eco-friendly materials and all the steps were done by low temperature. Therefore, it showed great potential to apply on our daily life.
From scanning electron microscopy images, we could confirm the morphologies and compare as-grown NWs with modified ones. The EDS spectra revealed there were no other elements in the materials. In the photoluminescence spectra, the ultraviolet emission of co-modified NWs showed the lowest. Therefore, we could deduce co-modified NWs had the best ability to reduce the combination of electron-hole pairs.
The photocatalytic activities of the NWs were conducted by putting 10×10 cm2 paper samples into rhodamine B solution (100 mL, 10 µM) and evaluated the absorption spectrum under the illumination of a 300 W halogen lamp. After data analysis, we could get the first order kinetic constants of all the samples. Among them, the co-modified NWs showed the best efficiency with the highest kinetic constant of 0.022 min-1, which was 1.69 times as high as that of as-grown ZnO NWs. From the analysis, the co-modified NWs had the best ability to reduce the combination of electron-hole pairs and performed the highest degrading rate. To summarize, we were able to fabricate the composite photocatalytic materials with better efficiency by simple photoreduction processes.

中文摘要 I
Abstract II
誌謝 IV
總目錄 V
圖目錄 VII
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 3
第二章 文獻回顧 5
2.1 氧化鋅奈米線 5
2.1.1 晶體結構 5
2.1.2 氧化鋅奈米線成長方法 6
2.1.3 本質摻雜形成n-type半導體 9
2.1.4 氧化鋅的光學性質 10
2.2 光觸媒催化反應 12
2.2.1 水分解原理 13
2.2.2 光觸媒催化分解原理 15
2.2.3 提升氧化鋅光觸媒的效率與方法 16
2.3 光還原法製備奈米粒子修飾於氧化鋅奈米線上 17
2.4 表面電漿 19
2.4.1 表面電漿原理 19
2.4.2 區域表面電漿 20
2.4.3 表面電漿於光觸媒應用 21
2.5 與窄能隙半導體結合 25
第三章 實驗儀器與方法 27
3.1 實驗設計 27
3.2 材料製作流程 28
3.2.1 基板前處理 28
3.2.2 製作晶種液 28
3.2.3 佈晶種層 29
3.2.4 成長氧化鋅奈米線 29
3.2.5 製作氧化亞銅修飾氧化鋅奈米線 30
3.2.6 製作銀修飾氧化鋅奈米線 31
3.2.7 製作氧化亞銅及銀共修飾氧化鋅奈米線 31
3.3 分析儀器與樣品準備 32
3.3.1 掃描式電子顯微鏡 33
3.3.2 能量色散X射線光譜 33
3.3.3 穿透式電子顯微鏡 33
3.3.4 螢光光譜儀 34
3.4 光觸媒催化反應與量測 34
3.4.1 光觸媒反應系統架構 34
3.4.2 量測系統 35
3.4.3 光觸媒催化反應實驗步驟 35
3.4.4 吸收光譜量測步驟 36
第四章 結果與討論 38
4.1 材料特性分析 38
4.1.1 表面形貌 38
4.1.2 結構與組成 40
4.1.3 光致發光性質 43
4.2 RhB的自然分解速率 44
4.3 氧化鋅奈米線於鹵素燈下光觸媒效率 45
4.4 光觸媒效率提升因素 50
第五章 結論 53
參考文獻 55

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