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JACS:等离子体催化如何提高化学反应速率?

时间:2022-10-26 来源: 浏览:

JACS:等离子体催化如何提高化学反应速率?

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等离子体金属纳米颗粒(例如, Ag Au Cu )构成了一类通过激发局域表面等离子体共振( LSPR )与光相互作用的材料。与没有照明的系统相比,照明等离子体纳米颗粒催化剂上的化学反应速率显著提高。有两种机制被提出来解释 LSPR 诱导的化学反应性。一种机制假定反应物的局部等离子体激元诱导的热电荷载体介导的活化,而另一种机制假设催化剂的 LSPR 诱导的平衡加热,导致能量转移到吸附的反应物并使其发生化学反应。
鉴于此, 美国密歇根大学 Suljo Linic 局部和非局部速率增强机制在等离子体催化中的作用 进行了阐明。
本文要点
要点1.  作者开发了一种适合于准确原位催化剂温度和动力学反应速率测量的装置。在 α-Al 2 O 3 负载的等离子体单金属 Ag 纳米粒子催化剂上 CO 氧化反应的研究中,作者使用此装置研究了 LSPR 诱导的速率增强,并探索了不同的 Ag 负载量和聚集水平。
要点2.  催化剂的平衡加热不能完全解释光诱导的等离子体速度增强。即使对于高负载和聚集的银纳米粒子也是如此,其中平衡加热显著增加。通过分析发现,与通过反应物的电子激发或反应物的光热加热(高度局部化于单个纳米颗粒)引起的吸附质(反应物)的等离子体激元诱导活化相关的局部效应在驱动 LSPR 诱导的化学反应中起着关键作用。
Rachel C. Elias, and Suljo Linic Elucidating the Roles of Local and Nonlocal Rate Enhancement Mechanisms in Plasmonic Catalysis JACS 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c08561
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c08561
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