來源：“大化科研繪圖”←關(guān)注它

由于催化反應(yīng)的起始步驟發(fā)生在材料表面，材料表面的反應(yīng)活性位點的多少直接關(guān)系到光生載流子能否被有效的消耗，從而驅(qū)動催化反應(yīng)高效的進行。

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由于材料表面是聯(lián)通體相電子躍遷與表面氧化還原反應(yīng)的橋梁，因此，表面改性手段承載兩方面的任務(wù)：一是將體相的電子或空穴牽引至表面改性材料上；二是改性材料可作為特定反應(yīng)活性位，使得光生載流子能夠有效的驅(qū)動特定的催化反應(yīng)進行。

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目前研究較為前沿的表面修飾主要包括表面等離子體共振效應(yīng)和表面缺陷等手段。

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下面就來具體分析兩種不同修飾手段提升光催化材料性能的方法。

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表面等離子體共振效應(yīng)

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較為常見的一種表面改性提高半導(dǎo)體光催化材料的催化效率方法是對半導(dǎo)體材料進行納米尺寸的貴重金屬負載。

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由于納米尺度的貴金屬如 Au、Ag、Pt 或 Pd 等具有一定的可見光響應(yīng)的表面等離子體（SPR）效應(yīng)。再加上其良好的金屬性，使其在光催化過程中即可以作為電子的供體提高整個催化體系中能夠用于驅(qū)動催化反應(yīng)進行的光生載流子數(shù)量，又可以作為電子受體使得半導(dǎo)體光生載流子能夠?qū)崿F(xiàn)有效的分離，再加上其可以作為特定的反應(yīng)，如光解水制氫。

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何為SPR效應(yīng)？

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SPR（Surface ?Plasmon ?Resonance）效應(yīng)，（一種電子表面波，是金屬表面自由振動的電子與光子相互作用，產(chǎn)生沿著金屬表面?zhèn)鞑サ碾娮邮杳懿ǎ诒砻嫣巿鰪娮畲螅诖怪庇诮缑娣较蚴侵笖?shù)衰減場，它能夠被電子以及光波激發(fā)。）即金屬納米顆粒的局域等離子體共振效應(yīng)。

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當入射光的頻率與金屬傳導(dǎo)電子的頻率相同時，納米金屬會對入射光產(chǎn)生強烈的吸收。光吸收后的電子在金屬表面劇烈振動，并導(dǎo)致周圍產(chǎn)生非常強的電場。與半導(dǎo)體光催化材料復(fù)合后，高能振動的熱電子可能會從金屬的費米能級被激發(fā)并躍遷到半導(dǎo)體的導(dǎo)帶上，或者由強電場誘發(fā)周圍的半導(dǎo)體發(fā)生正負電荷分離，其詳細的機理將在在下文具體討論。

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而納米 Au、Ag 作為共振吸收峰位于可見光區(qū)域的金屬，其 SPR 吸收特征以及與半導(dǎo)體的復(fù)合被廣泛地關(guān)注研究。依靠金屬的 SPR 效應(yīng)，可實現(xiàn)即使吸收可見光也能夠激發(fā)寬禁帶半導(dǎo)體的功能，同時又不會因為改變了半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)（如摻雜和雙半導(dǎo)體復(fù)合）而導(dǎo)致催化反應(yīng)所需的過電勢提供不足。即一部分光生電子能擺脫原子核的束縛，轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體材料中，這樣有利于光生載流子的分離，從而提高復(fù)合材料的光催化性能。

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具有 SPR 效應(yīng)的金屬

很多納米金屬顆粒都具有 SPR 效應(yīng)，能夠吸收與表面電子固有頻率相同的光子而獲得更強烈的電子振動能量，在光譜中對應(yīng)吸收光波長的位置表現(xiàn)出明顯的吸收峰。

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已經(jīng)報導(dǎo)的具有 SPR 光吸收效應(yīng)的金屬有 Au、Ag、Cu、Pt、Pd、Rh、Ni 等，然而很多金屬的 SPR 效應(yīng)并不具備可應(yīng)用化的前景，其原因有：

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a. 部分金屬的吸收峰不位于可見光波段，吸收峰位于紫外光波段的金屬不能充分利用太陽光激發(fā)，而位于紅外光波段的金屬其吸收后共振能量較低，對于光催化而言不能有效提供躍遷動力（圖1a）；

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b. 在可見光全域內(nèi)的吸收特征為使整個范圍的吸光度提高，而不具備明顯的吸收峰；

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c. 化學(xué)穩(wěn)定性差，易發(fā)生光腐蝕。

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綜合考慮以上要素，Au 和 Ag 作為在可見光區(qū)域具有顯著吸收峰（圖1b）且化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定的貴金屬被多種領(lǐng)域廣泛研究和應(yīng)用，包括生物傳感、太陽能電池、表面拉曼增強等。

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在光催化的應(yīng)用中，人們希望利用 Au 或 Ag 與寬禁帶半導(dǎo)體復(fù)合提高光催化性能的效果，從而克服單一半導(dǎo)體只能吸收紫外光的弊端，且目前在可見光降解有機物和水制氫方面已有大量的工作報導(dǎo)。

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圖 1 a)? 納米 Pt、Pd 紫外-可見-紅外吸收光譜，b)納米? Au、Ag、Cu 紫外可見吸收光譜。（圖片來源：Nanoscale,7,1181)

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SPR效應(yīng)的機理（以Au為例）

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普遍認同的局域等離子體共振效應(yīng)的作用機理有三種可能（圖2）:

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第一種原理為金屬內(nèi)部對入射光的散射使得光子通過材料內(nèi)部的路徑被增長，增加了材料光吸收的概率；

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第二種原理為熱電子注入，即納米金屬表面電子吸收與共振頻率相同頻率的光子之后獲得能量，因此時的電位高過接觸面間的肖特基勢壘所以能夠躍遷至半導(dǎo)體的導(dǎo)帶，繼而參與還原反應(yīng)；

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第三種原理為等離子共振誘導(dǎo)能量轉(zhuǎn)換，即共振吸收相同頻率的光子之后，引起共振強度顯著增強，導(dǎo)致在離子周圍半徑數(shù)十納米范圍內(nèi)產(chǎn)生極強的電場強度，足以使處于此影響范圍內(nèi)的半導(dǎo)體實現(xiàn)正負電荷的空間分離，從而達到半導(dǎo)體表面正負電荷分別參與氧化還原反應(yīng)的目的。

圖 2 SPR 效應(yīng)的? (ⅰ)光散射(ⅱ)熱電子注入和（ⅲ）等離子共振誘導(dǎo)能量轉(zhuǎn)換原理示意圖。

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對于納米 Au與半導(dǎo)體復(fù)合實現(xiàn)可見光的光催化性能的提升，顯然第一種原理不適合從根本上解釋光電荷轉(zhuǎn)移的反應(yīng)機理。

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而對于某一特定的半導(dǎo)體與納米 Au復(fù)合結(jié)構(gòu)的光催化反應(yīng)，判斷其作用機理究竟屬于熱電子注入或者共振誘導(dǎo)能量轉(zhuǎn)換，可從分別制得相互接觸以及相互分離但接近的半導(dǎo)體顆粒與納米Au顆粒（在納米 Au表面涂覆 SiO2絕緣層阻止相互接觸與電荷傳導(dǎo)），觀察兩種不同情形下的可見光催化效果來判斷。

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熱電子注入必須依賴兩者之間結(jié)合緊密的接觸面，否則將無法實現(xiàn)電荷傳導(dǎo)，而對于共振誘導(dǎo)能量轉(zhuǎn)換，只要距離在電場的作用范圍內(nèi)，接觸并非必要條件，仍能保持一定的催化效果。

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另外，對于相互接觸的 Au與半導(dǎo)體，除了近年來也有研究將 SPR 效應(yīng)細化為Au的帶間躍遷和帶內(nèi)躍遷原理。

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當入射光子所提供的能量大于2.2eV（< 540 nm）時，Au顆粒上的電子在吸收之后可以由 5d 軌道躍遷至 6sp 軌道并能夠克服肖特基勢壘遷移到半導(dǎo)體的表面，此時的躍遷為帶間躍遷；當入射光子所提供的能量不足以實現(xiàn)帶間躍遷時，躍遷方式以從費米能級向上但仍然位于 6sp 軌道的帶內(nèi)躍遷為主（圖3a和b）。

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理論研究的結(jié)果表明 SPR 吸收的產(chǎn)生，帶間躍遷與帶內(nèi)躍遷均具有貢獻，當波長大于600nm時，主要發(fā)生帶內(nèi)躍遷，而當波長小于可激發(fā)帶間躍遷的臨界值后，更小波長的光子能夠為反應(yīng)提供更多過電勢，量子效率的波長依存性表現(xiàn)為活性隨著波長的減小而提升（圖 3c），這種特性與普通 LSPR 效應(yīng)（同時含帶間躍遷和帶內(nèi)躍遷）中在帶間躍遷閾值以外的納米 Au 吸收峰處保持顯著的活性和量子效率的表現(xiàn)不同，故可依據(jù)量子效率的波長依存性判別反應(yīng)機理為普通 SPR 效應(yīng)還是純帶間躍遷原理。

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圖 3 a) Au 的等離子電荷能級分布和帶間躍遷與帶內(nèi)躍遷示意圖；b)球形納米 Au 的帶間躍遷和帶內(nèi)躍遷對可見光吸收的貢獻（理論計算）和總吸收的光譜。（圖片來源：Jmaterchema,2014,9875)

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SPR效應(yīng)提升光催化性能的工作可以多多參考參考日本國家材料研究所環(huán)境友好材料研究中心葉金花老師的工作。

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表面缺陷提升光催化活性（以氧空位為例）

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在非均相催化過程中，催化反應(yīng)會優(yōu)先在材料表面臺階、邊緣、突起等有大量懸掛鍵的配位不飽和活性位上發(fā)生。

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這些活性位通常有助于反應(yīng)物的吸附和脫附，同時降低反應(yīng)勢壘，提供新的反應(yīng)路徑來加快反應(yīng)速率。同時，在眾多增加懸掛鍵的方法之中，晶體缺陷是被研究的最為廣泛的領(lǐng)域之一。

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首先，由于缺陷的配位不飽和特性，其可以提供大量的懸掛鍵用于反應(yīng)物的優(yōu)先吸附，反應(yīng)物的吸附是催化反應(yīng)的一個重要前提，同時高效的反應(yīng)物吸附也有利于界面的電荷傳遞。

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其次，缺陷處的局域電子還有一定的機率向吸附分子發(fā)生電子反饋，從而對一些吸附分子的惰性化學(xué)鍵進行活化。惰性化學(xué)鍵活化和應(yīng)用一直被認為是化學(xué)反應(yīng)的“圣杯”。

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之所以材料晶體缺陷的引入會改變一些典型催化反應(yīng)路徑或者選擇性的根本原因在于其不僅提供了新的、更可靠的吸附位點，還可以影響吸附物的電子結(jié)構(gòu)，從而進一步改變催化反應(yīng)的熱力學(xué)和動力學(xué)過程以及催化機理。

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探究催化反應(yīng)過程與晶體缺陷的內(nèi)在關(guān)系對于豐富電催化理論和指導(dǎo)設(shè)計高效催化劑都是至關(guān)重要的。另外，缺陷的產(chǎn)生使得半導(dǎo)體納米材料發(fā)生結(jié)構(gòu)畸變，晶格畸變會使得材料的不飽和原子數(shù)目增大，從而影響著半導(dǎo)體材料的催化活性。

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目前，基于缺陷對材料進行改性的研究最為廣泛的是對含氧半導(dǎo)體材料構(gòu)筑表面氧缺陷。

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氧缺陷存在于材料表面一方面有利于材料對分子氧的吸附，另一方面可以作為光生電子的捕獲中心使得電子向被吸附在缺陷處的分子氧上轉(zhuǎn)移。

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因此在光催化反應(yīng)中，半導(dǎo)體材料的缺陷對活性的影響起著不可替代的作用。缺陷引起半導(dǎo)體材料的電子結(jié)構(gòu)和晶格畸變，電子結(jié)構(gòu)的改變又分為多種情況，電子結(jié)構(gòu)的影響會使得對于吸附氣體的增強與反增強應(yīng)該是同時存在，同時電子結(jié)構(gòu)的改變也會引起分子原子軌道和分子軌道的改變，那么原子軌道和分子軌道的改變也會導(dǎo)致半導(dǎo)體材料所體現(xiàn)的性質(zhì)發(fā)生改變，所以不同的缺陷類型及其濃度應(yīng)該是在特定的催化反應(yīng)體系中分析。

目前，基于缺陷對材料進行改性的研究最為廣泛的是對含氧半導(dǎo)體材料構(gòu)筑表面氧空位。目前，華中師范大學(xué)的張禮知教授研究小組在此領(lǐng)域的研究對于深刻認識缺陷電子學(xué)在光催化領(lǐng)域的作用機制具有極大的推動作用。

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下文主要以氧空位為例，具體介紹缺陷是如何影響光催化性能的？（這部分的總結(jié)主要來源于張禮知教授指導(dǎo)的博士論文）

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氧空位（oxygen vacancy, OV）的光化學(xué)

根據(jù)半導(dǎo)體光催化基本原理，光的作用本質(zhì)上在于克服激子的形成能，而載流子的分離、遷移以及氧化還原反應(yīng)能力都是由半導(dǎo)體材料的物理電子結(jié)構(gòu)所決定，而只有光生載流子產(chǎn)生、遷移和消耗三個互相補充且相互依賴的反應(yīng)步驟充分發(fā)生，光催化反應(yīng)才會取得一個較高的反應(yīng)效率。所以，調(diào)節(jié)半導(dǎo)體物理電子結(jié)構(gòu)的一直是提髙光催化效率的一個重要途徑。

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但事實上，催化反應(yīng)主要是發(fā)生在催化劑表面，而如果表面催化能力不足，即使有大量的高能載流子可以遷移到表面，反應(yīng)的效率仍然不會高。同時，現(xiàn)代材料表征技術(shù)與理論計算模擬的協(xié)同發(fā)展也表明，異相催化劑的活性與表面結(jié)構(gòu)特別是缺陷的存在息息相關(guān)。在眾多現(xiàn)在已經(jīng)被認知的材料缺陷中，氧空位是最常見和研究最為廣泛的一種陰離子缺陷。當前對氧空位的研宄主要集中在氧空位的可控合成以及對其物理性質(zhì)、催化化學(xué)性質(zhì)探索三個方面。

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氧空位的可控合成

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一般來說，氧空位可以在惰性氣氛（He，N2，Ar）或者高真空的條件下通過熱處理的方法進行誘導(dǎo)產(chǎn)生。

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在這些過程中，高溫會誘導(dǎo)表面原子劇烈振動，而氧原子極易在惰性氣氛下脫離表面晶格而留下氧空位，具體過程可以表示為：

O_lattice → OV + 1/2O₂

氫氣氣氛下的熱還原也是一種常見的產(chǎn)生氧空位的方式。

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在加熱的條件下（大于300?℃），氫氣分子可以把其內(nèi)部電子轉(zhuǎn)移給半導(dǎo)體氧化物的表面氧，導(dǎo)致O原子的脫附和氧空位的形成。具體過程可以表示為：

O_lattice + H₂ → OV + H₂O

高能粒子轟擊也是一種促使表面氧原子脫附和氧空位產(chǎn)生的—種方法。

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而且，與前兩種方法不同，該方法可以在較低的溫度下進行。與電子轟擊原理類似，Ar⁺濺射和還原性氣體等離子表面處理，均可以在少量的粉末材料或特定薄膜材料上有效地產(chǎn)生表面氧空位。

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異價原子的摻雜也是調(diào)控氧空位產(chǎn)生一種途徑。

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Domen等人發(fā)現(xiàn)低氧化態(tài)金屬離子（Ga³⁺）的摻雜會誘導(dǎo)SrTiO3氧空位的形成，從而實現(xiàn)內(nèi)部電荷平衡。同時，非金屬原子（C, N, F）的摻雜通常也會導(dǎo)致氧空位的可控生成；相應(yīng)的理論計算表明Ｎ摻雜會大大降低TiO2的晶格內(nèi)部形成氧空位所需要的能量。

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在眾多溶劑熱法合成納米氧化物的過程中，氧化物表面亦有可能與有機溶劑分子間發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而導(dǎo)致熱力學(xué)上晶格氧的脫附。

氧空位的物理性質(zhì)

氧空位由于其獨特的電子結(jié)構(gòu)會改變半導(dǎo)體的諸多物理性質(zhì)，包括導(dǎo)電性、載流子的遷移、熱電動力和光學(xué)吸收。

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對于半導(dǎo)體光催化劑來說，光學(xué)吸收和載流子的遷移對其催化性能的影響最為突出。

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以TiO2為例，由于離子晶體內(nèi)部馬德隆勢的存在，體相或表面氧空位形成后所留下的電子并不會均勻分散于整個晶體的內(nèi)部，而會選擇性地局域在氧空位處。這些占據(jù)在氧空位的局域電子可以誘導(dǎo)位于TiO2導(dǎo)帶下方0.75 ~ 1.18 eV處的淺施主能級產(chǎn)生。

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如果氧空位含量增加到一定的數(shù)量，這些施主能級還可以進一步與導(dǎo)帶進行雜化，從而改變TiO2的費米能級的位置和禁帶寬度。同時，氧空位缺陷能級還有可能促進內(nèi)部載流子的分離。

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首先，局域在TiO2氧空位能級上的電子，可以在可見光下被激發(fā)躍遷至導(dǎo)帶而不產(chǎn)生任何氧化性的空穴。

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其次，這些缺陷態(tài)中間能級還有可能在可見光下接受價帶上的電子，間接地傳遞電子到導(dǎo)帶，既拓寬了TiO2的可見光響應(yīng)范圍，還抑制了電子－空穴對的復(fù)合。

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所以大量研究工作表明引入氧空位會大大地提高半導(dǎo)體的光催化降解有機污染物和光解水產(chǎn)氫的效率。

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氧空位的催化化學(xué)

對于本質(zhì)上是異相催化技術(shù)的半導(dǎo)體光催化來說，其表面反應(yīng)過程遵循著最基本的異相催化原理。在異相催化的過程中，反應(yīng)會優(yōu)先在材料表面臺階、邊緣、突起等有大量懸掛鍵的配位不飽和活性位點上發(fā)生。

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這些活性位點通常會有助于反應(yīng)物的吸附和脫附，同時降低反應(yīng)能壘，提供新反應(yīng)路徑來加快反應(yīng)速率。前面討論的氧空位的兩個特性，即配位不飽和以及電子局域化，恰恰表明了其高的反應(yīng)活性。

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首先，由于氧空位的配位不飽和特性，其可以提供大量的懸掛鍵用于反應(yīng)物的優(yōu)先吸附。反應(yīng)物的吸附是催化反應(yīng)的一個重要前提，同時髙效的反應(yīng)物吸附也有利于界面間電荷的傳遞。

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其次，氧空位處的局域電子還有一定的機率向吸附分子發(fā)生電子反饋，從而對一些吸附分子的惰性化學(xué)鍵進行活化。惰性化學(xué)鍵活化和應(yīng)用一直被視為化學(xué)反應(yīng)的“圣杯”。

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因此，之所以氧空位的引入會改變一些典型光催化反應(yīng)路徑或者選擇性的根本原因在于其不僅提供了新的、更可靠的反應(yīng)物吸附位點，還可以影響吸附物的電子結(jié)構(gòu)，從而進一步改變光催化反應(yīng)的熱力學(xué)和動力學(xué)過程以及催化機理。

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探究光催化反應(yīng)過程與氧空位之間的內(nèi)在關(guān)系對于豐富光催化理論和指導(dǎo)設(shè)計高效光催化劑都是至關(guān)重要的。為此，許多研究工作都致力于從分子層面上去研宄常見反應(yīng)物（O2, H2O, CO, CO2,NO）在氧空位上的吸附以及對應(yīng)的光物理化學(xué)過程。

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氧分子與氧空位的相互作用

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氧氣是地球上最為綠色和廉價的氧化劑。在污染物去除或者有機物選擇性氧化的過程中，均需要氧氣直接或者間接地參與。

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但遺憾的是，氧氣在常溫常壓下處于三線態(tài)，而大部分有機物處于單線態(tài)；由于自旋禁阻效應(yīng)，二者之間而無法直接發(fā)生反應(yīng)，所以表觀上看氧氣的氧化能力非常有限而利用光催化光生電子活化氧分子中的O—O雙鍵，將氧分子轉(zhuǎn)變成亞穩(wěn)態(tài)高活性的氧負離子是一個非常有效的途徑來增強氧氣的氧化性。

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通過這個過程，氧氣可以被轉(zhuǎn)化為諸如超氧負離子（?O^2-）、過氧負離子（O₂^2-）、過氧化氫（H2O2）和羥基自由基（?OH）等活性氧物種。但是對于非常完美的，沒有任何缺陷的光催化劑來說，由于氧分子與催化劑表面間相互作用非常弱，氧分子的活化非常困難。

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然而，大量研究表明，在材料表面引入氧空位后，位于氧空位上的局域電子可以大大增強與氧分子間的相互作用，并且活化分子氧。不僅如此，氧分子被活化的狀態(tài)跟氧分子的覆蓋度、氧空位的結(jié)構(gòu)和位置均息息相關(guān)。

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水分子與氧空位的相互作用

半導(dǎo)體表面的水分子化學(xué)在氣體傳感器、生物移植、電池和異相催化等方面都有重要的研宄意義和應(yīng)用價值。對于光催化水分解來說，水在催化劑表面的吸附尤為重要，因為在這個過程中水不僅扮演者溶劑的角色還是重要的反應(yīng)物。不僅如此，水分子的解離吸附通常被視為光催化水分解反應(yīng)的第一步，其分子內(nèi)第一個O—H鍵的斷裂是一個吸熱的過程。

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當然，氧空位在光催化反應(yīng)當中具體扮演的作用遠不止于此，CO2等與氧空位的作用后續(xù)會繼續(xù)補上。關(guān)于氧空位在光催化過程中所扮演的作用，張禮知教授李杰同學(xué)的博士研究論文總結(jié)的非常詳盡具體并且也開展了非常扎實的工作，簡直教科書般的工作，簡直是佩服到五體投地，大寫的服！感興趣的朋友可以去具體下載，看看大神的煉獄記吧。

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寫之前，原本打算在這里也寫一些關(guān)于單原子催化劑在光催化制氫領(lǐng)域的應(yīng)用，但碼字真的不是人干的事兒。關(guān)于SPR效應(yīng)和OV改性光催化材料制氫的介紹到這里，也是小編所能理解的范圍了，這里再次提一次，關(guān)于氧空位的部分多半來自于張禮知教授課題組的內(nèi)容。

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既然在此處不介紹單原子催化劑，那么下期必定跟上，下期主要內(nèi)容目前大致是想廣泛介紹單原子催化劑在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用，不再僅僅限制于產(chǎn)氫上了（計劃永遠趕不上變化）。

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上文多次提到華中師范大學(xué)的張禮知教授，那下面也就具體介紹一下張大師和葉金花老師。

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張禮知，博士，華中師范大學(xué)教授，博導(dǎo)，國家杰青，教育部長江學(xué)者。科技部中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，中組部萬人計劃科技領(lǐng)軍人才。現(xiàn)任華中師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院副院長、博士生導(dǎo)師、環(huán)境與應(yīng)用化學(xué)研究所所長。

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主要研究領(lǐng)域包括污染控制化學(xué)、光催化、納米環(huán)境催化材料。

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已獲授權(quán)專利30余項。在Acc. Chem. Res., Nature Commun., JACS, Angew.Chem., Adv. Mater.、ES&T等SCI源學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文230多篇，其中21篇入選ESI高被引論文，4篇入選ESI熱點論文。截至2019年3月論文已被引用20000次，其中他引17610多次，H因子72。

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2008年獲得湖北省自然科學(xué)二等獎（第一完成人），2011年獲湖北省青年科技獎，2011年入選湖北省自主創(chuàng)新“雙百計劃”崗位特聘人選，2012年入選湖北省高端人才引領(lǐng)培養(yǎng)計劃和湖北省高層次人才工程，2014-2017年連續(xù)入選國際著名科學(xué)技術(shù)出版商Elsevier化學(xué)領(lǐng)域中國高被引學(xué)者榜單，2015年獲教育部高等學(xué)校科學(xué)研究優(yōu)秀成果獎（科學(xué)技術(shù)）自然科學(xué)二等獎（第一完成人）。

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課題組主頁：http://www.chem-zhang.com/。

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?葉金花，教授，“長江學(xué)者獎勵計劃”講座教授，國家“千人計劃”特聘專家。1983年畢業(yè)于浙江大學(xué)，1984年赴日本東京大學(xué)留學(xué)，1987年獲理學(xué)碩士，1990年獲理學(xué)博士學(xué)位。畢業(yè)后先后受聘于日本大阪大學(xué)和日本國立物質(zhì)材料研究機構(gòu)。現(xiàn)任日本國立物質(zhì)材料研究所首席研究員、北海道大學(xué)教授、天津特聘教授，天津大學(xué)-日本國立物質(zhì)材料研究所聯(lián)合研究中心主任，973項目首席科學(xué)家。近10多年來，葉金花教授主要從事光功能材料的研究開發(fā)以及其在環(huán)境保護及新能源領(lǐng)域的應(yīng)用研究，先后承擔了國家“973”項目、國家自然科學(xué)基金重點項目及日本政府、產(chǎn)業(yè)界等十幾項重大研究項目。取得了多項國際領(lǐng)先的創(chuàng)新性成果。

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在Nature，Nature Materials, Phy. Rev. Lett., Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater.，Adv. Funct. Mater., ACS Nano等國際著名雜志上發(fā)表450余篇高質(zhì)量論文，迄今已獲得同行約21000次引用，H因子73。2016年被接納為英國皇家化學(xué)會會士，并被湯森路透評選為2016年度高被引學(xué)者，目前還擔任英國皇家化學(xué)會Catalysis Science& Technology雜志副主編。

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課題組主頁：

https://www.nims.go.jp/units/erm/project_1/JYE/yejinhua.htm。

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愿每一個碩博都眼里有光、心里有海、身邊有人、臉上有笑！