第一作者：Ya-Qin Wang, Jun-Rong Zheng

通訊作者：楊曄，匡勤，易駿

通訊單位：廈門大學

論文速覽：

本研究聚焦于硝基苯加氫反應，該反應是合成苯胺的關鍵路徑，通常需要高溫和加壓氫氣以實現有效和選擇性的還原。

研究團隊發現，通過特別合成的各向異性Au-Pd尖頭納米粒子（NPs），能夠在光照下高效地將硝基苯加氫轉化為苯胺。這些納米粒子展現出高達166 h^-1的轉化頻率（TOF）以及超過92%的選擇性。

模擬結果表明，位點選擇性雙金屬異質納米結構能夠維持強的電磁場，進一步促進光催化中能量豐富的熱電子的產生和轉移。同時，原位X射線光電子能譜和準原位電子順磁共振揭示了熱電子運動促進了熱空穴在氫供體氧化中的增強參與。

研究結果強調了雙金屬結構的合理設計不僅為反應物暴露了豐富的活性位點，還延長了熱載流子的壽命，實現了高效的轉移和注入。

圖文導讀：

圖1: 展示了Au-Pd尖頭NPs和Au@Pd NPs的合成路線，以及它們的透射電子顯微鏡TEM圖像和EDS圖。

圖2: 展示了在典型條件下，Au八面體NPs、Au-Pd尖頭NPs、Au@Pd NPs和Pd NPs上硝基苯還原的TOF，以及硝基苯消耗和苯胺產生的放大情況。此外，還展示了Au-Pd尖頭NPs在不同波長范圍和光密度下的TOF和選擇性，以及不同Pd含量的Au-Pd尖頭NPs的TOF和選擇性。

圖3: 展示了Au八面體NPs、Au-Pd尖頭NPs和Au@Pd NPs的測量和模擬消光光譜，以及Au-Pd尖頭NPs在530 nm和710 nm處的局域電場增強分布。

圖4: 展示了Au八面體NPs、Au@Pd NPs和Au-Pd尖頭NPs在各自LSPR波長下的對數尺度吸收分布，以及Au-Pd尖頭NPs和Au@Pd NPs中Pd相對于總粒子的吸收分數。

圖5: 展示了Au八面體NPs、Au-Pd尖頭NPs和Au@Pd NPs在560 nm泵浦下的超快瞬態吸收（TA）光譜，以及這些結構的TA動力學。

圖6: 展示了Au八面體NPs、Au@Pd NPs和Au-Pd尖頭NPs在各自LSPR波長下的局域電場增強分布，以及Au-Pd尖頭NPs和Au@Pd NPs中Pd的吸收比率。

圖7: 展示了在黑暗和光照條件下，不同納米結構在肼水溶液中獲得的電子順磁共振（EPR）譜圖，以及Au-Pd尖頭NPs和Au@Pd NPs中Pd 3d和Au 4f的原位X射線光電子能譜。

圖8: 展示了在黑暗和光照條件下，不同納米結構在肼水和硝基苯混合物中獲得的EPR譜圖，以及Au-Pd尖頭NPs在光照條件下添加硝基苯和肼水混合物的EPR譜圖。

圖9: 展示了硝基苯加氫反應中表面電荷異質化催化機制的示意圖。

總結展望：

本研究通過設計位點選擇性雙金屬異質納米結構，成功實現了硝基苯加氫反應的高效光催化。Au-Pd尖頭NPs展現出高達166 h^-1的轉化頻率和超過92%的選擇性，這一性能顯著優于其他類似的等離子體光催化劑。

研究結果表明，通過合理設計雙金屬結構，可以有效利用光譜能量，提高光催化活性。特別是，Au-Pd尖頭NPs的強局域電磁場增強和光照誘導的表面電荷異質化（Au^δ+?Pd^δ?）對于提升等離子體催化活性起到了關鍵作用。

這一發現為混合等離子體催化劑的設計提供了寶貴的見解，為有機轉化的進一步發展奠定了基礎。

文獻信息：

標題：Site-Selective Bimetallic Heterogeneous Nanostructures for Plasmon-Enhanced Photocatalysis of Nitrobenzene Hydrogenation

期刊：ACS Catalysis

DOI：10.1021/acscatal.4c00024