金屬納米材料誘導的可見光催化

可見光激發下載流子在Au/TiO2體系中的分離

　　直接利用光來驅動化學反應的光催化在解決能源短缺和環境問題方面具有極大的潛力，而開發高效的可見光（約占太陽光能量的43%）響應材料是目前光催化領域所面臨的一個重要挑戰。近些年興起的以Au, Ag, Cu等金屬光吸收為驅動力的光催化為解決寬帶隙半導體（Eg>3.0 eV）在可見光區域的響應問題提供了一個嶄新的思路，并已逐步發展成為光催化領域的一個重要研究方向。關于金屬納米材料敏化半導體或增強其已有活性以達到高效可見光響應的機理已有較多研究，其中金屬納米顆粒的“熱電子”注入是比較常見的一種模型（見圖）。

　　目前，國內外科研人員已在金屬驅動的光催化領域取得了諸多重要進展，同時也遇到了新的問題。《國家科學評論》最近發表了由天津大學TU-NIMS聯合研究中心劉樂全、葉金花等6位作者共同撰寫的綜述論文“Metal nanoparticles induced photocatalysis”（https://doi.org/10.1093/nsr/nwx019）。

　　文章首先介紹了金屬納米材料的光吸收和重要的金屬敏化機理，在此基礎上重點綜述了金屬敏化在光催化水分解、人工光合成以及小分子活化等領域取得的重要進展。針對該領域的重要挑戰，即提高可見光催化效率，作者從獲得寬波段及有效光吸收、提高載流子分離效率、助催化劑修飾等多個方面進行了闡述與總結。同時，論文還著重對金屬尺寸效應對金屬敏化體系光催化活性的影響進行了細致的介紹和分析。最后作者對金屬敏化可見光催化遇到的挑戰和未來發展趨勢及前景進行了展望。