[发明专利]一种双向激发的高效催化反应器

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于表面催化反应器件技术领域，具体涉及一种双向激发的高效催化反应器。

背景技术

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。

发明内容

针对上述问题，本发明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，本发明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。

本发明的有益效果：本发明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发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是双向激发的高效催化反应器结构示意图。