【中國科學報】中科院大連化學物理研究所發現等離激元光催化劑電荷分離的偏振效應

  來源:《中國科學報》

  發布時間:2020-08-24

  本報訊(記者劉萬生 通訊員高玉英)近日,中科院大連化學物理研究所李燦院士、范峰滔研究員團隊在表面等離激元光催化界面電荷分離研究上取得新進展,揭示了催化位點的電荷濃度與偏振角度的定量關系。相關研究成果發表在《德國應用化學》上。

  金屬納米顆粒表面等離激元具有獨特的光學性質,在分析科學、納米材料、光電子學特別是太陽燃料合成領域廣受關注,然而,等離激元載流子壽命一般較短,很難與較慢的化學反應時間尺度相匹配。如何在界面上有效分離等離激元電荷并轉移到反應位點,成為這一領域的關鍵科學問題。

  研究人員之前利用自主研發的空間分辨的表面光電壓顯微鏡給出了可視化圖像,發現表面等離激元空穴局域在Au/TiO2界面上。近日,在金納米顆粒二聚體中,他們發現,耦合效應介導的等離激元電荷在納腔的聚集現象顯著促進多質子參與的水氧化反應活性。在該研究中,他們發現了表面等離激元光催化劑電荷分離的偏振效應。

  通過改變入射光偏振角度,研究人員研究了催化位點局域的電荷濃度,得到最優的電荷分離偏振角度,當入射光的偏振角度垂直于光催化劑Au顆粒/TiO2界面時,表面光電壓信號最大,電荷界面注入效率最高。結合角度分辨的散射光譜和理論模擬,他們初步探討了電荷濃度偏振依賴性的內在原因,并利用水氧化催化反應作為探針反應,確認了偏振效應對催化活性的影響。

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