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可见光响应催化剂(111)金纳米片在石墨烯基底上的合成
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原文出处：低维材料 近期，Ana Primo研究组成功实现了在多层石墨烯上沉积（111）面定向排列的金纳米片的方法，并发现其具有催化水分解的优异光催化效率。 燃料电池的应用前景很大程度上取决于光催化分解水的效率。石墨烯常被用作光催化反应的添加剂或光活性剂。通过在多层石墨烯上沉积（111）面定向排列的金纳米片，模拟阳光下可实现H2产率0.9 molH2 /(gcomposite·h)，量子产率达到0.08%。可见光照射下，产率可达到100 mmolH2 / (gcomposite·h)。  图1 制备金沉积石墨烯薄膜的方法示意 Primo研究组将壳聚糖溶液旋涂在清洁的基底上旋涂得到薄膜，缓慢浸入HAuCl4溶液中，惰性气氛下900℃高温分解。石墨烯薄膜上金的含量可控制在ng/cm2至μg/cm2之间，AFM结果显示多层石墨烯的厚度约为20nm。一方面，由于单层石墨烯具有极高的透明度（>99%），添加石墨烯是一种提高光吸收率的便捷的方式，综合考虑制备难度与透光性能选择多层石墨烯作为催化助剂。另一方面，纳米金的（111）面定向排列形成了等离子键，使该材料表现出可见光的光响应，而这一定向排列可通过X射线衍射确定。  图2 金薄膜的SEM照片 目前对这一催化机理目前尚未形成共识，该研究组提出了一种机制。一方面，石墨烯吸收紫外光子后表现出高催化活性，可以实现快的电子空穴复合；另一方面，可见光使金纳米颗粒活化，使电子从金纳米片移动到石墨烯的同时促进了电荷分离。  图3 光催化反应的可能机制 相关研究成果最近刊登在知名刊物 NATURE COMMUNICATIONS (doi:10.1038/ncomms11819)上 |
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