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Small Structures：金属有机骨架衍生的全光谱响应等离激元催化剂用于促进光电化学水分解

Nanoyu
2021-08-11



光电化学（PEC）水分解在能量转换方面有着重要的应用前景。然而，由于光谱吸收窄，电荷复合严重以及储能效率低等问题，严重阻碍了其实际应用。

近日，安徽理工大学朱贤东，中科院福建物构所刘天赋报道了将金属有机骨架（MOF）衍生的Cd0.8Zn0.2S与Ag/Au空心多孔纳米壳层（Ag/Au HPNSs）相结合，合理设计了一种等离激元增强的催化剂，Ag/Au HPNS-Cd0.8Zn0.2S纳米壳层（Ag/Au HPNS-Cd0.8Zn0.2S NSs），从而将吸收范围从紫外区扩展到近红外区。

文章要点

1）首先，采用原电池置换反应，以过氧化氢为温和腐蚀剂，通过两步法制备了Ag/Au HPNSs，实现了Ag的可控溶解。随后，将Zn(NO3)2，2-甲基咪唑与PVP改性的Ag/Au HPNSs直接混合，通过原位掺杂制备了Ag/Au HPNS-ZIF-8纳米颗粒。硫化过程通过溶剂热阴离子交换反应得到Ag/Au HPNS-ZnS多面体，其结构由十二面体转变为凹十二面体。随着反应的进行，逐渐形成了ZnS壳层。最后，ZIF-8分子筛被完全消耗，形成了ZnS纳米结构。采用水热法制备了Ag/Au HPNS-Cd0.8Zn0.2S，并保持了凹面十二面体结构。

2）PEC测试结果表明，Ag/Au HPNS-Cd0.8Zn0.2S NSs阳极的光电流比本征ZIF-8十二面体的光电流提高约10倍，并具有全光谱响应特性。进一步的详细研究和理论结算发现，MOF衍生的Cd0.8Zn0.2S具有较高的介电常数，可以显著防止等离激元边缘场的衰减，拓宽电磁场的相互作用范围。这种协同效应最终提高了电荷分离效率，使光阳极具有优异的PEC性能。

这项工作为构建高效的PEC催化剂提供了一种新的方法，并为理解等离激元对催化反应的影响提供了新的见解。

 

参考文献

Chuanping Li, et al, Metal-Organic Frameworks Derived Plasmonic Catalyst with Full Spectral Response for Photoelectrochemical Water Splitting Enhancement, Small Structures, 2021

DOI：10.1002/sstr.202100071

https://doi.org/10.1002/sstr.202100071




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