Plasmonic metal-semiconductor hybrid nanostructures have shown superior photocatalytic performance compared to conventional semiconductor. The enhanced solar energy conversion efficiency of hybrid nanostructures is attributed to the transfer of plasmonic energy from metal nanocrystals to semiconductor. The mechanism of photocatalysis and the plasmonic energy transfer process are highly dependent on the morphology of each component and their coupling manner. In this thesis, we developed the synthetic strategies for plasmonic metal-semiconductor hybrid nanostructures with desired configurations by combining Au nanocrystals with well-defined shape and semiconductors such as $Cu_2O$, $MoS_2$ and CdS. These hybrid structures exhibited excellent photocatalytic activity. Furthermore, we verified the correlation between the morphology of hybrid nanostructures and the mechanism of photocatalysis.
플라즈모닉 금속 나노결정과 반도체 물질을 결합한 하이브리드 구조체는 금속 나노결정의 플라즈몬 에너지를 반도체에 전달하여 광촉매 활성을 크게 향상시킬 수 있다. 이러한 플라즈모닉 금속-반도체 하이브리드 나노구조체는 각 구성 성분의 형태 및 접합 방식에 따라 광촉매 활성 메커니즘과 플라즈몬 에너지 전달 기작이 상이하게 달라진다. 본 학위논문에서는 모양이 잘 제어된 금 나노결정과 여러 가지 반도체 – $Cu_2O$, $MoS_2$, CdS를 원하는 형태를 갖도록 결합하여 하이브리드 구조체를 합성하는 방법에 대해 연구하였다. 이렇게 합성된 플라즈모닉 금속-반도체 하이브리드 나노구조체는 탁월한 광촉매 활성을 나타냈으며, 나노구조체의 형태와 광촉매 활성 메커니즘 간 긴밀한 연관성도 명확히 밝혀냈다.
