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ACS Energy Lett.：等離子體激元加速TiO2單晶上Ni修飾的Au納米二聚體上的水氧化

在太陽能化學燃料的生產中，通過水分解的析氧反應（OER）是必不可少的。然而，即使使用貴金屬催化劑仍存在高過電位的缺點，限制了其轉化效率。研究發現，等離子體金屬?半導體系統有可能克服這一問題，因為由局部表面等離子體共振產生的熱電子被快速注入半導體，而集中的熱空穴會氧化催化劑上的水以產生氧氣。

基于此，日本北海道大學Kei Murakoshi（通訊作者）等人報道了一種使用鎳（Ni）修飾的Au/TiO₂，并在接近TiO₂平帶電位的電化學電位下研究了水氧化中間體的不同拉曼光譜特性。

作者研究了在pH控制的電解質中，由近紅外（NIR）激光激發的Ni修飾、Au納米結構的TiO₂電極上水氧化過程中的原位電化學表面增強拉曼散射（EC-SERS）光譜特征。作者在近中性電解質中觀察到等離子體輔助催化水氧化。

由激發空穴驅動的快速質子耦合電子轉移（PCET）過程，通過相對于氧化銦錫（ITO）涂層玻璃或塊狀Ni/Au上的Ni修飾的Au納米結構極化較小的過電位來加速OER電極。

近中性條件下，識別出Ni的等離子體增強的OER活性可能會影響更有效的水分解和光電轉換系統的設計，低能量光子（1.58 eV）產生了顯著增強的光電流，從而為Ni基催化劑通過等離子體輔助水氧化加速四電子多步反應提供了第一個強有力的實驗證據。

Plasmon-Accelerated Water Oxidation at Ni-Modified Au Nanodimers on TiO₂ Single Crystals. ACS Energy Lett., 2021, DOI: 10.1021/acsenergylett.1c02163.

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c02163.

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