金属纳米材料诱导的可见光催化

可见光激发下载流子在Au/TiO2体系中的分离

　　直接利用光来驱动化学反应的光催化在解决能源短缺和环境问题方面具有极大的潜力，而开发高效的可见光（约占太阳光能量的43%）响应材料是目前光催化领域所面临的一个重要挑战。近些年兴起的以Au, Ag, Cu等金属光吸收为驱动力的光催化为解决宽带隙半导体（Eg>3.0 eV）在可见光区域的响应问题提供了一个崭新的思路，并已逐步发展成为光催化领域的一个重要研究方向。关于金属纳米材料敏化半导体或增强其已有活性以达到高效可见光响应的机理已有较多研究，其中金属纳米颗粒的“热电子”注入是比较常见的一种模型（见图）。

　　目前，国内外科研人员已在金属驱动的光催化领域取得了诸多重要进展，同时也遇到了新的问题。《国家科学评论》最近发表了由天津大学TU-NIMS联合研究中心刘乐全、叶金花等6位作者共同撰写的综述论文“Metal nanoparticles induced photocatalysis”（https://doi.org/10.1093/nsr/nwx019）。

　　文章首先介绍了金属纳米材料的光吸收和重要的金属敏化机理，在此基础上重点综述了金属敏化在光催化水分解、人工光合成以及小分子活化等领域取得的重要进展。针对该领域的重要挑战，即提高可见光催化效率，作者从获得宽波段及有效光吸收、提高载流子分离效率、助催化剂修饰等多个方面进行了阐述与总结。同时，论文还着重对金属尺寸效应对金属敏化体系光催化活性的影响进行了细致的介绍和分析。最后作者对金属敏化可见光催化遇到的挑战和未来发展趋势及前景进行了展望。