功能可切换的金属/半导体结实现水氧化产物可控选择的高效光催化全分解水（英文）

作者：魏代星; 谭余波; 王亦清; 孔婷婷; 沈少华^*; Samuel S.Mao

来源：Science Bulletin, 2020, 65(16): 1389-1395.

本文设计了一种Cu纳米颗粒(NPs)修饰TiO2空心球壳的新型光催化剂(Cu/TiO2),这种金属/半导体光催化剂在紫外光和可见光下均能实现高效光催化全分解水.在报道过的TiO2基光催化剂中, Cu/TiO2的可见光全分解水活性处于最高水平.有趣的是, Cu和TiO2形成的金属/半导体结可以通过调节入射光波长(紫外光或可见光)来控制改变光催化分解水反应路径,进而实现对水氧化产物(H2O2或O2)的选择.在紫外光照射下,TiO2上的光生电子在Cu/TiO2肖特基结的作用下被Cu NPs捕获,并参与水还原反应产生H2,留在TiO2上的光生空穴通过两电子过程参与水氧化反应产生H2O2;在可见光下, Cu NPs的局域表面等离子共振(LSPR)效应发挥作用,产生热电子并将其注入至TiO2中,参与水还原反应产生H2,Cu NPs产生的热空穴通过四电子过程参与水氧化反应产生O2.这种功能可切换的金属/半导体结的设计可以对研究和理解光催化全分解水反应机理提供帮助.

• 出版日期2020
• 单位动力工程多相流国家重点实验室