中科院纳米能源所李琳琳&王中林&蒋涛团队Materials Today Nano：具有压电光电子效应的等离子体双金属 ZnO 异质结提高催化

2022-02-16 来源：化学与材料科学

随着经济的快速增长，能源和环境问题日益突出。工业和环境水污染是世界范围内最严重的污染问题。作为一种绿色、节能和简单的方法，半导体（SC）光催化已被广泛用于水污染处理。SC的光催化过程主要分为三个阶段：光激发、光生载流子分离和迁移，最终在阳极和阴极表面发生氧化还原反应降解污染物。尽管科研人员付出了很多努力提高催化活性，目前，低的太阳能利用率、低载流子迁移率和高光致电子-空穴复合率仍是限制光催化效率的主要障碍。

Au/ZnO/Pt纳米棒阵列的合成近日，中科院北京纳米能源与系统研究所李琳琳课题组与王中林院士、蒋涛研究员合作，设计了一种具有一维纳米棒阵列结构的等离子体双金属 ZnO 异质结构，通过压电光电子学效应提高光催化效果。具有等离子体共振性质（LSPR）的金纳米颗粒位于 ZnO 纳米棒的顶端，同时铂纳米颗粒均匀分布在 ZnO 纳米棒上。在这一结构中，无论外部机械力的方向如何，在基底上生长的 ZnO 纳米棒都具有单轴（C 轴）压电性。一维轴向的双金属颗粒排列将伴随着费米能级的对齐，促进电子从顶端Au颗粒向Pt颗粒的迁移；同时，ZnO的一维压电性将进一步促进电子空穴对的迁移和分离，从而大大提高催化效率。在压电光电子效应和 LSPR 效应的共同作用下，Au/ZnO/Pt的染料降解效率达到 Pt/ZnO/Pt、 Au/ZnO/Au 和 ZnO的 1.2、1.36 和 1.79 倍。这种具有压电光电子效应和引导费米能级排列的独特等离子体双金属异质结构可以引导载流子的定向迁移，为高效光催化剂的设计提供可行的方向。

Au/ZnO/Pt异质结通过压电光电子效应提高催化的作用机理近期，该研究成果以” Piezo-Phototronic Effect Boosted Catalysis in Plasmonic Bimetallic ZnO Heterostructure with Guided Fermi Level Alignment”为题发表在学术期刊Materials Today Nano上。文章的第一作者是广西大学和中科院北京纳米能源所联培硕士生张亚龙，通讯作者为中科院北京纳米能源所蒋涛研究员、王中林院士和李琳琳研究员。

李琳琳课题组主页：https://www.x-mol.com/groups/lilinlin

（课题组每年招收多名广西大学-中科院纳米能源所联培硕士生和博士生，欢迎联系）

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（责任编辑：xu）

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