Abstract Plasmonic nanostructures have received increasing attention for photochemical applications due to high light absorptivity, tunability, sensitivity, and robustness. However, the short lifetime of hot electrons limits their efficient extraction, requiring the well-defined assembly of neighboring functional materials (e.g., electron filters and catalysts) along with the plasmonic nanostructures. Here we report the polyphenol-mediated assembly of gold nanoparticles (AuNPs) and titanium dioxide nanoparticles (TiO2 NPs) into colloidal plasmonic heterostructures. Tannic acid (TA) is deposited on the surface of TiO2 NPs through metal-ligand coordination, where TA serves as a reducing agent to synthesize AuNPs on the surface of TiO2 NPs. The generation and injection of hot carriers from the plasmonic heterostructures exhibit faster electron transfer kinetics under visible light illumination as determined using ferricyanide as a redox agent. Subsequent surface coatings of TiO2 NPs with phosphate-functionalized polyethylene glycol is shown as an effective means of selective surface passivation to suppress the charge transfer in the semiconductor/electrolyte interface. We expect that the interface control of plasmonic heterostructures for functional assembly and passivation can be utilized for their photochemical applications through integration with catalytic and sensing components.

中文翻译：

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用于等离子体光化学应用的单宁介导的金-氧化钛混合纳米粒子组装

摘要 等离子纳米结构因其高光吸收率、可调性、灵敏度和稳健性而在光化学应用中受到越来越多的关注。然而，热电子的短寿命限制了它们的有效提取，需要相邻功能材料（例如电子过滤器和催化剂）以及等离子体纳米结构的明确组装。在这里，我们报告了多酚介导的金纳米粒子 (AuNPs) 和二氧化钛纳米粒子 (TiO2 NPs) 组装成胶体等离子体异质结构。单宁酸 (TA) 通过金属配体配位沉积在 TiO2 NPs 表面，其中 TA 作为还原剂在 TiO2 NPs 表面合成 AuNPs。如使用铁氰化物作为氧化还原剂所确定的，来自等离子体异质结构的热载流子的产生和注入在可见光照射下表现出更快的电子转移动力学。随后用磷酸盐官能化聚乙二醇对 TiO2 NPs 进行表面涂层显示为选择性表面钝化的有效手段，以抑制半导体/电解质界面中的电荷转移。我们期望通过与催化和传感组件的集成，用于功能组装和钝化的等离子体异质结构的界面控制可用于其光化学应用。随后用磷酸盐官能化聚乙二醇对 TiO2 NPs 进行表面涂层显示为选择性表面钝化的有效手段，以抑制半导体/电解质界面中的电荷转移。我们期望通过与催化和传感组件的集成，用于功能组装和钝化的等离子体异质结构的界面控制可用于其光化学应用。随后用磷酸盐官能化聚乙二醇对 TiO2 NPs 进行表面涂层显示为选择性表面钝化的有效手段，以抑制半导体/电解质界面中的电荷转移。我们期望通过与催化和传感组件的集成，用于功能组装和钝化的等离子体异质结构的界面控制可用于其光化学应用。