科技日報訊 （記者金鳳 通訊員周偉）
氫能作為一種完全清潔的可再生能源,，它的制備對于解決環(huán)境污染與能源短缺問題具有重要意義,，當(dāng)前光催化水分解制氫是生產(chǎn)氫氣的一種重要途徑,。近日,，南京工業(yè)大學(xué)呂剛教授課題組與電子科技大學(xué),、德國達姆施塔特工業(yè)大學(xué)合作,，設(shè)計出一種新型等離激元復(fù)合材料作為高效且穩(wěn)定的析氫光催化劑,，該方法還有望應(yīng)用于固氮等領(lǐng)域,。相關(guān)成果日前發(fā)表在《自然·通訊》上,。
據(jù)悉,，金屬卟啉類催化劑由于具有獨特的結(jié)構(gòu),、優(yōu)異的光電性能等優(yōu)勢被應(yīng)用于析氫反應(yīng)，但是其光吸收能力和光穩(wěn)定性均較差,。而金屬納米顆粒如金,、銀和銅等，在可見光或近紅外光譜區(qū),，可顯示出局域表面等離激元共振效應(yīng),，即金屬表面自由電子發(fā)生集體振蕩的現(xiàn)象，具有卓越的光學(xué)特性,。
在光照作用下,，等離子體納米結(jié)構(gòu)附近會產(chǎn)生局部電磁場、局部加熱以及熱電子的激發(fā),，可以有效促進附近分子的化學(xué)反應(yīng)活性,。然而，等離激元產(chǎn)生的熱電子難以在單組分納米結(jié)構(gòu)中有效分離,，這限制了它們在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用,。為了解決這個問題，科學(xué)家們正在開發(fā)等離激元復(fù)合材料,，將這類材料作為等離激元介導(dǎo)的光催化劑,。
“基于局域表面等離激元效應(yīng)，處于等離激元納米結(jié)構(gòu)周圍的這些分子催化劑,，催化活性可以顯著提高,。”呂剛介紹,，課題組通過將外端帶有4個吡啶基的鈷卟啉分子與金納米顆粒進行復(fù)合,，利用金顆粒的等離激元效應(yīng)激發(fā)鈷卟啉分子催化劑的活性，從而提升催化反應(yīng)的效率,，成功地開發(fā)出一種高效且穩(wěn)定的析氫光催化劑,。
“實驗結(jié)果和理論計算都表明，等離激元金納米顆粒在金顆?！掃策缑嫣幃a(chǎn)生熱電子的壽命得到延長,，并且可以將熱電子轉(zhuǎn)移至鈷卟啉分子的最低未占據(jù)軌道上，有利于促進析氫反應(yīng)的進行,?！眳蝿偙硎尽?/div>
論文第一作者,、南京工業(yè)大學(xué)碩士生盛回香說,，該方法具有制備過程簡單，為高效雜化納米催化劑的設(shè)計和制備提供了一種全新方法,，還可以擴展到其他光催化體系,，如固氮等領(lǐng)域,。
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