表麵等離激元光催化水分解研究獲進展

據中科院網站消息：近jin日ri，中zhong國guo科ke學xue院yuan大da連lian化hua學xue物wu理li研yan究jiu所suo催cui化hua基ji礎chu國guo家jia重zhong點dian實shi驗yan室shi李li燦can團tuan隊dui在zai表biao麵mian等deng離li激ji元yuan光guang催cui化hua水shui分fen解jie的de機ji理li研yan究jiu方fang麵mian取qu得de新xin進jin展zhan
，確que認ren金jin屬shu-半導體界麵可同時作為熱空穴的捕獲位點和水氧化的反應中心，並實現了可見光下水的完全分解。相關研究成果發表在《美國化學會誌》上（J. Am. Chem. Soc., 2017, DOI: 10.1021/jacs.7b04470）。

大連化物所實現表麵等離激元光催化的可見光下水的完全分解反應

liyongguangcuihuafenjieshuijiangtaiyangnengzhuanhuaweihuaxueneng
，shoudaoquanshijieguangfandeguanzhu。biaomiandenglijiyuanguangcuihuajiyouyuqijuyoutuozhankejianguangxishoudeqianlijinertigaotaiyangnengzhiqingzhuanhuaxiaolv，jinnianlaishoudaoxueshujieyuelaiyueduodezhongshi。zaitaiyangnengfenjieshuizhiqingguochengzhong，shuideyanghuafanyingshipingjingfanying。yinci，yanjiuguangcuihuadeshuiyanghuaguochengyizhishizhongdianhenandian。ranerdaomuqianweizhi，xueshujieduiyubiaomiandenglijiyuanchanshengderekongxueyongyuyanghuashuidejilihefanyingzhongxinbingbuqingchu。

在本工作中，研究人員製備了納米Au/TiO₂表麵等離激元催化劑
，發現其水氧化反應受到二氧化鈦表麵結構的極大影響
；通過表麵光電壓譜（SPV）在單個粒子上的成像表征
，發現表麵等離激元誘導產生的熱空穴主要分布在Au-TiO₂的界麵附近。進一步通過選擇性光沉積實驗並結合高分辨元素成像表征，清楚地表明Au-TiO₂的界麵是光催化氧化水反應的活性中心；理論計算結果也表明
，Au/TiO₂催化劑界麵處的獨特的Au-O-Ti結構能夠有效降低反應的活化能，是水氧化反應的活性中心。基於此進展，研究人員利用表麵等離子激元催化劑構築了Z-scheme體係，實現了可見光下水的完全分解反應。更重要的是，該研究團隊最近構築的全固態的Z-scheme人工光合體係同樣也實現了可見光下水的完全分解（J. Catal.）。

該(gai)工(gong)作(zuo)解(jie)決(jue)了(le)長(chang)期(qi)以(yi)來(lai)表(biao)麵(mian)等(deng)離(li)激(ji)元(yuan)光(guang)催(cui)化(hua)劑(ji)水(shui)氧(yang)化(hua)活(huo)性(xing)位(wei)點(dian)的(de)疑(yi)難(nan)問(wen)題(ti)，並(bing)基(ji)於(yu)表(biao)麵(mian)等(deng)離(li)激(ji)元(yuan)催(cui)化(hua)劑(ji)實(shi)現(xian)了(le)可(ke)見(jian)光(guang)下(xia)水(shui)的(de)完(wan)全(quan)分(fen)解(jie)反(fan)應(ying)，為(wei)設(she)計(ji)優(you)化(hua)界(jie)麵(mian)結(jie)構(gou)來(lai)實(shi)現(xian)高(gao)效(xiao)表(biao)麵(mian)等(deng)離(li)激(ji)元(yuan)催(cui)化(hua)劑(ji)水(shui)分(fen)解(jie)反(fan)應(ying)提(ti)供(gong)了(le)新(xin)思(si)路(lu)。

該工作得到了科技部973項目
、國家自然科學基金、中科院戰略性先導科技專項和教育部能源材料化學協同創新中心(iChEM)的資助。