Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phản Ứng Xúc Tác Kích Hoạt Bởi Điện Tử Nóng và Plasmon Bề Mặt Trong Cấu Trúc Nano Kim Loại–Bán Dẫn
Tóm tắt
Một xung điện tử có động năng cao (1–3 eV) trong kim loại có thể được tạo ra sau khi bề mặt tiếp xúc với năng lượng bên ngoài, chẳng hạn như sự hấp thụ ánh sáng hoặc các quá trình hóa học tỏa nhiệt. Những điện tử năng lượng cao này không đạt tới trạng thái cân bằng nhiệt với các nguyên tử kim loại và được gọi là “điện tử nóng”. Việc phát hiện các điện tử nóng và hiểu mối tương quan giữa sự sinh ra điện tử nóng và các hiện tượng bề mặt là những câu hỏi đầy thách thức trong cộng đồng khoa học bề mặt và xúc tác. Dòng điện tử nóng được tạo ra trên một màng mỏng vàng do sự hấp thụ photon (hoặc phát xạ nội tâm) dường như có mối liên hệ với cộng hưởng plasmon bề mặt cục bộ. Trong bài viết này, chúng tôi phác thảo các hoạt động nghiên cứu gần đây nhằm phát triển các thiết bị chuyển đổi năng lượng dựa trên điện tử nóng và plasmon bề mặt. Dòng điện hóa hay dòng điện tử nóng có tương quan tốt với tỷ lệ chuyển đổi của quá trình oxi hóa CO hoặc oxi hóa hydro, được đo riêng biệt bằng phương pháp sắc ký khí, cho thấy mối quan hệ nội tại giữa phản ứng xúc tác và sự sinh ra điện tử nóng. Năng lượng photon có thể được chuyển đổi trực tiếp thành dòng điện tử nóng thông qua giao diện kim loại–bán dẫn của Pt/TiO2. Dòng các hạt mang điện nóng ảnh hưởng đến hóa học tại giao diện oxit–kim loại và tỷ lệ chuyển đổi trong phản ứng hóa học trên các cấu trúc nano kim loại–bán dẫn. Tác động của plasmon bề mặt lên hoạt tính xúc tác và quang xúc tác trên các xúc tác nano lai kim loại–oxit cũng được nhấn mạnh.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Huang Y, Wodtke A, Hou H, Rettner C, Auerbach D (2000) Phys Rev Lett 84:2985
Kasemo B (1996) Surf Sci 363:22
Nienhaus H (2002) Surf Sci Rep 45:1
Somorjai GA, Bratlie KM, Montano MO, Park JY (2006) J Phys Chem B 110:20014
Nienhaus H, Bergh H, Gergen B, Majumdar A, Weinberg W, McFarland E (1999) Phys Rev Lett 82:446
Gergen B, Nienhaus H, Weinberg WH, McFarland EW (2001) Science 294:2521
Ji X, Zuppero A, Gidwani JM, Somorjai GA (2005) J Am Chem Soc 127:5792
Ji X, Zuppero A, Gidwani JM, Somorjai GA (2005) Nano Lett 5:753
Park JY, Renzas J, Contreras A, Somorjai GA (2007) Top Catal 46:217
Somorjai GA, Frei H, Park JY (2009) J Am Chem Soc 131:16589
Park JY, Renzas J, Hsu BB, Somorjai GA (2007) J Phys Chem C 111:15331
Renzas JR, Somorjai GA (2010) J Phys Chem C 114:17660
Hervier A, Renzas JR, Park JY, Somorjai GA (2009) Nano Lett 9:3930
Karpov E, Nedrygailov I (2009) Appl Phys Lett 94:214101
Karpov EG, Nedrygailov I (2010) Phys Rev B 81:205443
Park JY, Lee H, Renzas JR, Zhang Y, Somorjai GA (2008) Nano Lett 8:2388
Baker LR, Hervier A, Kennedy G, Somorjai GA (2012) Nano Lett 12:2554
McFarland EW, Tang J (2003) Nature 421:616
Lee YK, Jung CH, Park J, Seo H, Somorjai GA, Park JY (2011) Nano Lett 11:4251
Lee H, Lee YK, Hwang E, Park JY (2014) J Phys Chem C 118:5650
Knight MW, Sobhani H, Nordlander P, Halas NJ (2011) Science 332:702
Lee YK, Park J, Park JY (2012) J Phys Chem C 116:18591
Lee YK, Lee J, Lee H, Lee J-Y, Park JY (2013) Appl Phys Lett 102:123112
Fang ZY, Liu Z, Wang YM, Ajayan PM, Nordlander P, Halas NJ (2012) Nano Lett 12:3808
Goykhman I, Desiatov B, Khurgin J, Shappir J, Levy U (2011) Nano Lett 11:2219
Mukherjee S, Libisch F, Large N, Neumann O, Brown L, Cheng J, Lassiter JB, Carter EA, Nordlander P, Halas NJ (2012) Nano Lett 13:240
Hung WH, Aykol M, Valley D, Hou WB, Cronin SB (2010) Nano Lett 10:1314
Shen TC, Wang C, Abeln GC, Tucker JR, Lyding JW, Avouris Ph, Walkup RE (1995) Science 268:1590
Fomin E, Tatarkhanov M, Mitsui T, Rose M, Ogletree DF, Salmeron M (2006) Surf Sci 600:542
Choi BY, Kahng SJ, Kim S, Kim H, Kim HW, song YJ, Ihm J, Kuk Y (2006) Phys Rev Lett 96:156106
Henzl J, Mehlhorn M, Gawronski H, Rieder KH, Morgenstern K (2006) Angew Chem Int Ed 45:603
Brus L (2008) Acc Chem Res 41:1742
El-Sayed MA (2001) Acc Chem Res 34:257
Linic S, Christopher P, Ingram DB (2011) Nat Mater 10:911
Clavero C (2014) Nat Photonics 8:95
Wang FM, Melosh NA (2011) Nano Lett 11:5426
Kim SM, Lee SJ, Kim SH, Kwon S, Yee KJ, Song H, Somorjai GA, Park JY (2013) Nano Lett 13:1352
Kim SM, Park D, Yuk Y, Kim SH, Park JY (2013) Faraday Discuss 162:355
Awazu K, Fujimaki M, Rockstuhl C et al (2008) J Am Chem Soc 130:1676
Naik B, Kim SM, Jung CH, Moon SY, Kim SH, Park JY (2014) Adv Mater Interfaces 1:1300018
T Hisatomi, J Kubota, K Domen (2014) Chem Soc Rev. doi:10.1039/C3CS60378D
Chen X, Shen S, Guo L, Mao SS (2010) Chem Rev 110:6503
Zou Z, Ye J, Sayama K, Arakawa H (2001) Nature 414:625
Fu Y, Sun D, Chen Y, Huang R, Ding Z, Fu X, Li Z (2012) Angew Chem 124:3420
Listorti A, Durrant J, Barber J (2009) Nat Mater 8:929
Hoffmann MR, Martin ST, Choi W, Bahnemann DW (1995) Chem Rev 95:69
Tsukamoto D, Shiraishi Y, Sugano Y, Ichikawa S, Tanaka S, Hirai T (2012) J Am Chem Soc 134:6309
Liu Z, Hou W, Pavaskar P, Aykol M, Cronin SB (2011) Nano Lett 11:1111
Amendola V, Bakr OM, Stellacci F (2010) Plasmonics 5:85
Zhang X, Chen YL, Liu R-S, Tsai DP (2013) Rep Prog Phys 76:046401
Lee J, Mubeen S, Ji X, Stucky GD, Moskovits M (2012) Nano Lett 12:5014
Langhammer C, Yuan Z, Zoric I, Kasemo B (2006) Nano Lett 6:833
Christopher P, Xin H, Linic S (2011) Nat Chem 3:467
Sun S, Wang W, Zhang L, Shang M, Wang L (2009) Catal Commun 11:290
Kowalska E, Abe R, Ohtani B (2009) Chem Commun 2:241
Ingram DB, Linic S (2011) J Am Chem Soc 133:5202
Christopher P, Ingram DB, Linic S (2010) J Phys Chem C 114:9173
Le F, Brandl DW, Urzhumov YA, Wang H, Kundu J, Halas NJ, Aizpurua J, Nordlander P (2008) ACS Nano 2:707
Hsiao VK, Zheng YB, Juluri BK, Huang TJ (2008) Adv Mater 20:3528
Thomann I, Pinaud BA, Chen Z, Clemens BM, Jaramillo TF, Brongersma ML (2011) Nano Lett 11:3440
Mubeen S, Hernandez-Sosa G, Moses D, Lee J, Moskovits M (2011) Nano Lett 11:5548
Furube A, Du L, Hara K, Katoh R, Tachiya M (2007) J Am Chem Soc 129:14852
Hou W, Cronin SB (2013) Adv Funct Mater 23:1612