新型结构显示出光催化剂的前景

科学家展示最新蛋黄壳纳米晶体

 

蛋黄壳纳米晶是一种具有新颖结构特性的材料，如可渗透的蛋壳、内部空隙和可移动的蛋黄。根据制造材料的选择，它们适用于各种应用。

 

现在，在《ACS应用纳米材料》杂志上发表的一项合作研究中，由东京理工大学（东京理工大学）的Tso Fu Mark Chang和Chun Yi Chen以及台湾国立阳明交通大学（National Yang Ming Chiao Tung University）的Yung Jung Hsu领导的一个国际研究团队开发了几种蛋黄壳结构，其中含有金属金蛋黄和各种 壳。

 

陈说：“由金属蛋黄和半导体蛋壳组成的蛋黄壳纳米晶体特别有趣，因为它们可以用于质量传递相关的应用，例如光催化。”

 

为了制备纳米晶体，研究人员采用了连续的离子交换过程。该过程涉及在Au@Cu2O核-壳纳米晶体模板（其中Au有助于核，Cu2O有助于壳的形成），然后进行动力学控制的阳离子交换反应，使壳成分（即Cu2O）转化为各种金属硫化物，即半导体。四个具有代表性的蛋黄壳纳米晶体合成样品，包括Au@Cu7S4、Au@CdS、Au@ZnS和Au@Ni3S4。

 

利用x射线光电子能谱（XPS）和稳态光致发光（PL）谱对这些蛋黄壳结构作为光催化剂的性能进行了评估。

 

利用XPS，研究人员发现纳米晶体的金属核和半导体壳具有有利于光催化应用的电子相互作用。时间分辨PL光谱显示纳米结构具有较高的PL强度，表明其具有较高的光催化活性，这意味着它们具有很强的吸收光和产生电子空穴电荷载流子的能力（如上所示）。

 

“在现实世界中，分离的光激发电子和空穴促进的反应通过产生活性氧物种在环境净化中发挥作用，”陈解释道，描述了一种可以使用新型蛋黄壳光催化剂的场景。这些光激发的电子和空穴可以促进多种反应，使蛋黄壳纳米晶体适用于许多领域，如环境净化、制氢和二氧化碳还原。

 

参考文献

'Electronic Interactions and charge-Transfer Dynamics for a Series of Yolk-Shell Nanocrystals: Implications for Photocatalysis' by Jhen-Yang Wu et al; ACS Applied Nano Materials (2022)

 

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