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钴等离子体超结构实现接近100%光子吸收效率的CO2光催化

          光反应作为其中一种解决能源问题的潜在途径经历了几十年的发展,其水平得到了很大的提升。更是有大量的光催化材料被开发出来,比如常见的TiO2光催化剂、ZnO光催化剂等。尽管有众多的研究者投身于光催化研究,但是目前仍存在着一些问题,比如光能利用率普遍不高,这严重制约着光催化反应的进一步发展。
       近日,一篇发布在《
Advanced Materials》上的文章中,研究者制备了一种独特的纳米针尖阵列的钴纳米光催化材料,该催化剂由许多针状物质组成,其内部是钴纳米颗粒而外部由二氧化硅包覆。研究者发现由于这种独特的结构,该催化剂对光的吸收率可以达到几乎100%,相对于其他传统的光催化剂,光吸收率得到了极大的提高。该催化剂能有如此高的光吸收率一部分得益于紧密排列的针状催化剂提供了光线多次反射的机会,光的传播路径得到了提高,从而提高了光的吸收效率;另一方面是由于钴纳米颗粒本身会和波长为200nm左右的光发生局域等离激元效应,此外居于等离激元会在紧密排列的钴纳米颗粒之间发生耦合效应,进一步扩大对于光的吸收。综合以上两个原因导致了几乎100%的光吸收率。另外在对CO2氢化反应进行研究时发现该光催化剂相对于传统钴纳米光催化剂的催化效果有了很大的提高,这主要是归因于这种独特的结构对于光极大的吸收能力。
       这项科研成果有助于对光催化剂的进一步研究并且也为等离激元效应在化学反应上的应用提供了一种途径。(来源:QYIM & AMSC KJ Li 编报)


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