非金屬等離子體光催化領域取得重要進展
時間：2024-05-22 來源：中國科學報
近日，暨南大學物理與光電工程學院（理工學院）納米光子學研究院教授婁在祝、李寶軍團隊與山東大學教授王澤巖團隊合作，在非金屬等離子體光催化領域取得重要進展。相關成果發表于《先進材料》（Advanced Materials）。
微流反應器中高活性等離子體氧化鎢光催化叔丁醇脫水反應。研究團隊供圖
論文共同通訊作者、暨南大學物理與光電工程學院教授李寶軍表示：“該工作提出了一種通過酸輔助與光輻照協同調控非金屬等離子激元氧化鎢的結晶度與電荷耗盡層，構建高活性催化表面的全新策略，從而實現了全波段太陽能驅動等離子激元催化醇脫水高活性、高選擇性制備烯烴，對推動太陽能綠色催化的發展及實際應用具有重要意義?！?/span>
非金屬等離子體材料具有半導體和類金屬的雙重能帶結構，在全光譜范圍具有強響應，被認為是太陽能轉化的理想材料。然而，這些材料表面存在著耗盡層，嚴重抑制了其表面電子共振和催化活性。如何調控表面耗盡層，同時構建催化活性位點，是一個巨大的挑戰。
為解決上述難題，研究團隊在前期關于非金屬等離子體光催化增強策略的研究基礎上提出一種新的策略，即酸輔助與光輻照協同調控氧化鎢表面耗盡層，并成功研制出高結晶度和高濃度低價鎢原子的高效非金屬等離子體氧化鎢W18O49。
據介紹，這種材料在紫外光激發下能夠促進表面低價鎢原子的產生，從而增強醇分子的吸附；在可見到近紅外光激發下則能夠加快吸附醇分子內的電子轉移，從而降低了醇分子脫水反應的勢壘。這種等離子體光催化與熱催化相比，叔丁醇產生異丁烯的速率提升了160倍，展現出在全波段太陽能驅動的綠色催化方面的巨大應用潛力。
相關論文信息：https://doi.org/10.1002/adma.202404738
