金属纳米颗粒在合适激光照射下,产生表面等离激元共振(SPR)。SPR通过非辐射衰减产生的电子-空穴对可诱导催化某些表面化学反应,SPR亦可激发产生表面增强拉曼光谱(SERS)效应,因此可利用SERS技术实时、原位监测表面反应过程。但单一组分的基底在应用方面受到极大限制,十分有必要研究复合型如金属-半导体异质结型基底的SERS性能及催化反应行为。本文通过构建肖特基接触或欧姆接触型的金属-半导体异质结,系统研究其SPR催化反应性能,为特异性催化某些表面反应提供一个新方法、新思路。主要研究内容如下:(1)拓展SERS研究至半导体ZnO表面。制备扫帚状ZnO纳米结构,获得了表面对硝基苯硫酚(PNTP)、对氨基苯硫酚(PATP)和苯硫酚(TP)探针分子的SERS信号,估算了 ZnO表面三种探针分子的表面增强因子。研究表明ZnO对PNTP约10倍的增强效应主要源于非共振化学增强,对PATP与TP约30倍的增强效应主要源于电荷转移增强。制备Au@ZnO核壳纳米结构,利用内核巨大的SERS效应提高ZnO表面拉曼信号的强度。(2)构筑肖特基接触型的Au-ZnO异质结,研究其在典型的SPR催化PNTP、PATP偶联反应和对巯基苯甲酸(MBA)脱羧反应中的催化性能。与常规的Au纳米粒子基底相比,Au-ZnO异质结具有更强的SPR催化性能,PNTP及PATP偶联反应效率均提升了约7倍,Au-ZnO异质结上MBA脱羧反应效率得到明显提升。(3)构筑欧姆接触型的Ag-ZnO异质结,研究其在典型的SPR催化PNTP、PATP偶联反应中的催化性能。发现ZnO引入后,异质结表面PATP偶联反应效率提升了约13倍,而PNTP偶联反应效率受到显著抑制,约为Ag表面的1/2。(4)初步探索异质界面处SPR催化机理:肖特基接触型界面处的肖特基势垒可抑制金属侧电子-空穴对的复合,体系中热电子和空穴有效数量增加,提升催化氧化和还原反应性能;欧姆接触型界面处的电子势阱束缚体系中大量转移至半导体侧的热电子,导致体系中热空穴增加,而热电子有效数量减少,从而促进催化氧化反应、抑制还原反应。