用于米氏共振增强染料敏化的介电纳米结构的结构—性质—性能关系

染料敏化光催化（DSP）方法被视为开发可见光与近红外光响应光催化剂的有前途途径之一。DSP 体系仍受显著缺陷影响，例如光吸收效率低。近来已证明，等离子体金属纳米结构可通过等离子体米氏共振增强染料敏化方法，用于提升 DSP 体系的光吸收效率与整体染料敏化速率。本文中，我们报道一种替代且新颖的方法：介电米氏共振增强染料敏化。具体而言，我们证明氧化亚铜（Cu2O）球形与立方纳米结构中的介电米氏共振可用于增强亚甲基蓝染料的染料敏化速率。呈现介电米氏共振的 Cu2O 纳米结构相较未呈现该共振的 Cu2O 纳米结构，染料敏化速率高出至多一个数量级。我们基于时域有限差分模拟建立的模型系统预言了染料敏化速率与 Cu2O 纳米结构尺寸间的火山型关系。所预言的结构—性质—性能关系经实验验证，并确定了 Cu2O 纳米球与纳米立方体的最优尺寸范围。尽管我们基于 Cu2O 纳米结构演示了介电米氏共振增强染料敏化方法，该所提方法可用于设计广泛的 DSP 体系，包括基于 CeO2、{\alpha}-Fe2O3 与 TiO2 纳米结构的 DSP 体系。