等离激元催化中的晶面效应
光学
2023-10-24 v1
摘要
在等离激元催化体系中，大量关注集中于等离激元衍生机制，而此类过程中纳米颗粒晶面的影响却鲜有研究。本工作中，我们研究了等离激元辅助电催化CO2还原反应，使用三种不同形状的等离激元Au纳米颗粒——纳米立方体（NC）、菱形十二面体（RD）和八面体（OC）——分别暴露{100}、{110}和{111}三种不同晶面。这些颗粒合成时尺寸和LSPR波长相近，以揭示晶面在等离激元辅助反应中的作用而非其他贡献。等离激元激发下，Au OC的CO法拉第效率（FE(CO)）近乎翻倍，CO偏电流密度（j(CO)）较非光照响应提升三倍，NC在光照下也表现出性能改善。相比之下，Au RD在暗态或光照条件下性能几乎相同。温度依赖实验排除了热作为Au OC和NC响应增强的主因。纳米颗粒电子结构的大规模原子模拟与电磁建模显示，相较RD，Au OC和NC具有更高的热载流子丰度与电场增强。边缘上丰富的热载流子促进分子活化，导致选择性与活性增强。因此，边缘/晶面比最高的OC在光照下FE(CO)和j(CO)增强最强。该观察进一步由等离激元辅助H2析出反应实验支持。我们的发现凸显了低配位位点相对于晶面在等离激元催化过程中的主导性，为设计更高效太阳能燃料生产催化剂提供了宝贵见解。
引用
@article{arxiv.2310.15120,
title = {Crystal Facet Effect in Plasmonic Catalysis},
author = {Yicui Kang and Simão M. João and Rui Lin and Li Zhu and Junwei Fu and Weng-Chon and Cheong and Seunghoon Lee and Kilian Frank and Bert Nickel and Min Liu and Johannes Lischner and Emiliano Cortés},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.15120},
year = {2023}
}