设计优化金属-半导体复合材料，实现可见-近红外光驱动下的太阳能转化

由于独特的光学性质以及催化活性，金纳米材料广泛应用于生物医学、等离子体增强光谱学和太阳能转化等领域。金纳米材料的表面环境和形貌对其光吸收性质、电子结构以及催化性质具有重要的影响。当金纳米材料表面电子的整体振动频率与入射光子的频率相同时，两者之间的相互作用使金纳米材料对特定能量的光子产生强吸收作用（SPR）。相比于各向同性的金纳米粒子（Au NPs），金纳米棒（Au NRs）除了在可见光区（~520 nm）存在吸收外，在近红外区也表现出强烈且可调控的光吸收特性。基于这一独特的光学性质，Au NRs可以作为“光学天线”实现对太阳能宽光谱的吸收与转化。但Au NRs应用于太阳能转化领域存在着热载流子分离和传输效率低的问题，因此研究并揭示影响Au NRs热载流子分离和传输效率的微观因素对于实现高效利用金纳米材料的SPR效应具有重要意义。

福州大学的徐艺军教授（点击查看介绍）课题组设计合成了具有可见-近红外光催化活性的不同金属纳米粒子（Au、Ag或Pt）负载的CdS-Au NR半导体复合材料。通过对金纳米材料与CdS半导体的复合方式，Au NRs形貌以及热载流子传输途径等层层递进的优化与调控，他们有效拓宽了复合材料的可见-近红外光吸收能力，并提高了光生载流子的分离和传输效率，实现了可见-近红外光（λ > 570 nm）驱动的选择性有机合成以及光解水析氢反应。该研究为设计和优化等离子体金属-半导体复合材料的光催化性能、热载流子的定向传输、实现太阳能的宽光谱吸收与转化提供了参考依据，相关工作发表在Small上。

该论文作者为：Chuang Han, Quan Quan, Hao Ming Chen, Yugang Sun and Yi-Jun Xu

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Progressive Design of Plasmonic Metal–Semiconductor Ensemble toward Regulated Charge Flow and Improved Vis–NIR-Driven Solar-to-Chemical Conversion

Small, 2017, 13, 1602947, DOI: 10.1002/smll.201602947

导师介绍

徐艺军

http://www.x-mol.com/university/faculty/9513