文献速递丨Nat. Catal.:用于氢气产生的等离子体激元二维超晶体-医疗器械网

文献速递丨Nat. Catal.:用于氢气产生的等离子体激元二维超晶体

来源：北京镁瑞臣科技有限公司分类：应用方案 2023-12-20 10:02:55 61阅读次数

阳光驱动的氢气发电是解决迫在眉睫的碳基能源崩溃的核心技术。由等离子体纳米粒子和催化纳米粒子组成的胶体光催化剂在太阳辐照下生产氢气是有希望的，但它们的性能受到吸收和多重散射事件的阻碍。在这里，我们提出了一种二维双金属催化剂，将铂纳米粒子加入到一个定义良好的金纳米粒子超晶体中。该双金属超晶体在可见光和太阳辐照下，甲酸脱氢生成H2的速率为139 mmol gcat h-1。这种结构使得研究两种金属材料之间的相互作用及其对催化的影响成为可能。我们观察到热点的电场强度与铂纳米粒子催化活性的增强之间存在相关性，同时确定了热量和金到铂的电荷转移在增强中的次要作用。我们的研究结果证明了具有优化结构的二维结构对液相光催化的好处。

图1 |显微表征。a,b，由22 nm AuNPs制成的Au超晶体在两种不同放大倍数下的TEM图像。纳米粒子的粒子间距约为2 nm。c，超晶体的代表性透射显微镜图像。不同的蓝色表示不同数量的粒子层。1L，单层;2L，双层;3L，三层;3L+，多层。d,e，双金属二维AuPt超晶体在两种不同放大率下的TEM图像。PtNPs (~ 3 nm)存在于22 nm的AuNPs之间的粒子间隙(~ 3.5 nm)。不同的金属之间没有界面。

图2超晶体的光学特性。a,b，纯金超晶体(a)和双金属AuPt超晶体(b)的反射光谱、透射率和吸收光谱的实验层相关光谱。c,d，加权反射率，通过分析不同层数下纯金超晶体(c)和双金属AuPt超晶体(d)的透射光谱和吸收光谱。

图3甲酸条件下|光催化性能。a，在暗、光两种条件下，Au和AuPt超晶体的H2生成速率按催化剂总质量归一化。b, AuPt超晶体的阿伦尼乌斯图。在白光照射下，Ea由33.4 kJ mol?1降低到29.8 kJ mol?1。所有实验中使用的辐照度，~ 110 mW cm?2,T = 25°C。数据以至少三个独立测量值的平均值表示。误差条表示s.d。

图4 bb0 AuPt超晶对甲酸分解的机理分析。a，波长相关的H2产量(蓝色)与可见范围内的电场(E)强度(黑色)和加权吸光度(灰色)同时绘制。薄膜的光活性在650 nm处达到峰值。数据以至少三个独立测量值的平均值表示。误差条表示两个aunp之间的加权电场强度，PtNP位于间隙的中心。PtNP左右两侧电场的不对称性是由于数值的不准确性造成的。c，双金属超晶体的加权电场强度图。d， λ = 650 nm泵浦下Au和AuPt超晶体的瞬态吸收光谱(A)。橙色和红色虚线，金色探测波长;紫色虚线，白金探测波长。e，探测波长Au和AuPt超晶体上AuNPs的动力学。λ泵浦= 650 nm。在等离子体衰变中没有观察到差异，表明铂包裹体在热电子动力学上没有改变。f， λ探针处的动力学= 420 nm。λ泵浦= 650 nm。在双金属超晶体中出现了额外的对比，表明铂活化。

在本研究中，我们介绍了一种等离子体双金属超晶体，在这种超晶体中，我们从胶体悬浮液中获得了理想的天线-反应器构型。在保持结构不变的情况下，超晶体的尺寸可以扩展到几平方毫米，并且可以实现单层、双层和多层畴。我们通过观察在太阳辐照下甲酸脱氢反应中H2的生成速率增加两倍，证明了超晶体中等离子体-催化组分的协同效应。通过使用明确定义的超晶体，我们能够区分等离子体对催化增强的贡献。我们的研究结果表明，PtNPs的性能主要取决于热点处的电磁场强度，而AuNP对催化中心的热贡献和电荷注入对反应增强的影响较小。

doi：https://doi.org/10.1038/s41929-023-01053-9

END

北京镁瑞臣科技有限公司（简称）创立于2018年3月，总部位于北京市海淀区百旺弘祥科技产业园，公司集科研仪器研发制造、销售、服务于一体，以光催化行业为经营主线，致力于环境清洁、新能源、新材料、碳中和纵向深入发展和横向拓展并行的高科技企业。具有中关村高新技术企业认证和国家高新技术企业资质，企业信用评级AAA级企业认证，ISO9001质量管理体系质量认证及多项实用新型和发明专利。

公司在光催化实验设备技术研发方面不断攻克技术难题，为光催化降解污染物、光解水制氢制氧或全解水、光催化二氧化碳还原、光催化合成氨（固氮）、光催化降解VOC、甲醛等实验提供运行更稳定、操作更便捷的实验设备整体解决方案。目前业务遍及全国，为淮北师范大学、清华大学、北京化工大学、北京大学、天津大学、上海交通大学、华东理工大学、武汉大学、西安交通大学、南京工业大学、南京林业大学、东北师范大学、福州大学、中科院物理研究所等科研机构提供了周到满意的服务，赢得了良好口碑。

立志于在光催化行业深耕细作厚积薄发，用品牌和服务成就每一个应该成功的人，愿成为您科研路上最真诚的伙伴！

产品推荐