应用于有机加氢反应的等离激元催化材料设计

doi:10.3866/PKU.WHXB201701171

物理化学学报 >> 2017, Vol. 33 >> Issue (4): 661-669.doi: 10.3866/PKU.WHXB201701171

应用于有机加氢反应的等离激元催化材料设计

黄浩,龙冉*(),熊宇杰*()

中国科学技术大学化学与材料科学学院,国家同步辐射实验室,合肥微尺度国家实验室,合肥230026

收稿日期:2016-11-05 发布日期:2017-03-23
通讯作者: 龙冉,熊宇杰 E-mail:longran@ustc.edu.cn;yjxiong@ustc.edu.cn
作者简介:黄浩，1994年生。2013年本科毕业于中国科学技术大学少年班学院。2013年至今就读于中国科学技术大学合肥微尺度国家实验室(筹)攻读博士学位。主要研究方向为利用金属纳米晶体表面等离基元驱动有机反应|龙冉，1987年生。2014年获中国科学技术大学博士学位。现任中国科学技术大学同步辐射国家实验室副研究员。主要研究方向为金属纳米晶体的高精度可控合成及其催化活性调控|熊宇杰，1979年生。2004年获中国科学技术大学博士学位。现为中国科学技术大学教授、博士生导师。主要研究方向为无机固体的精准制备化学及其在催化材料设计中的应用
基金资助:
国家自然科学基金(21471141);国家自然科学基金(21573212)

Design of Plasmonic-Catalytic Materials for Organic Hydrogenation Applications

Hao HUANG,Ran LONG*(),Yu-Jie XIONG*()

Hefei National Laboratory for Physical Sciences at the Microscale, National Synchrotron Radiation Laboratory, School of Chemistry and Materials Science, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, P. R. China

Received:2016-11-05 Published:2017-03-23
Contact: Ran LONG,Yu-Jie XIONG E-mail:longran@ustc.edu.cn;yjxiong@ustc.edu.cn
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China(21471141);the National Natural Science Foundation of China(21573212)

摘要/Abstract

摘要：

金属纳米晶体具有独特的表面等离激元特性，为太阳能转换成化学能提供了新的机遇。本文以课题组近期的研究工作为例，阐述在催化有机加氢反应中表面等离激元效应所产生的多种物理过程的作用机制。该系列工作实现了太阳能向化学能的有效转换，为太阳能替代传统有机化工中的热催化提供了可能性，对等离激元催化材料的设计具有一定的指导意义。

关键词: 表面等离激元, 纳米材料, 催化, 光热效应, 热电子

Abstract:

The surface plasmons of metal nanocrystals provide a new opportunity for converting solar energy to chemical energy. In this article, we outline the mechanisms of surface plasmons in catalytic organic hydrogenation based on our recent studies, where efficient conversion of solar to chemical energy was achieved. This paved the way to replacing heat-based catalysis in conventional chemical manufacturing with solar energy, providing guidance for designing plasmonic catalytic materials.

Key words: Surface plasmon, Nanomaterial, Catalysis, Photothermal effect, Hot electron

MSC2000:

O644.15

黄浩,龙冉,熊宇杰. 应用于有机加氢反应的等离激元催化材料设计[J]. 物理化学学报, 2017, 33(4): 661-669.

Hao HUANG,Ran LONG,Yu-Jie XIONG. Design of Plasmonic-Catalytic Materials for Organic Hydrogenation Applications[J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2017, 33(4): 661-669.

参考文献

1	Giannini V. ; Fernandez-Dominguez A. I. ; Heck S. C. ; Maier S. A. Chem. Rev. 2011, 111, 3888.
2	Rycenga M. ; Cobley C. M. ; Zeng J. ; Li W. ; Moran C. H. ; Zhang Q. ; Qin D. ; Xia Y. Chem. Rev. 2011, 111, 3669.
3	Zhai P. ; Xu C. ; Gao R. ; Liu X. ; Li M. Z. ; Li W. Z. ; Fu X. P. ; Jia C. J. ; Xie J. L. ; Zhao M. ; Wang X. P. ; Li Y.W. ; Zhang Q.W. ; Wen X. D. ; Ma D. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2016, 55, 9902.
4	Yang J. H. ; Yang D. ; Tang P. ; Ma D. Acta Phys.-Chim. Sin. 2016, 32, 75.
4	杨敬贺; 杨朵; 唐沛; 马丁. 物理化学学报, 2016, 32, 75.
5	Zhao Y. ; Zhao B. ; Liu J. ; Chen G. ; Gao R. ; Yao S. ; Li M. ; Zhang Q. ; Gu L. ; Xie J. ; Wen X. ; Wu L. Z. ; Tung C. H. ; Ma D. ; Zhang T. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2016, 55, 4215.
6	Chen H. J. ; Shao L. ; Li Q. ; Wang J. F. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 2679.
7	Xiao M. D. ; Jiang R. B. ; Wang F. ; Fang C. H. ; Wang J. F. ; Yu J. C. J. Mater. Chem. A. 2013, 1, 5790.
8	Bai S. ; Wang C. M. ; Jiang W. Y. ; Du N. N. ; Li J. ; Du J. T. ; Long R. ; Li Z. Q. ; Xiong Y. J. Nano Res. 2015, 8, 2789.
9	Long R. ; Wu D. ; Li Y. P. ; Bai Y. ; Wang C. M. ; Song L. ; Xiong Y. J. Nano Res. 2015, 8, 2115.
10	Long R. ; Li Y. ; Song L. ; Xiong Y. J. Small 2015, 11, 3873.
11	Yin A. X. ; Min X. Q. ; Zhu W. ; Liu W. C. ; Zhang Y.W. ; Yan C. H. Chemistry 2012, 18, 777.
12	Wang F. ; Li C. ; Chen H. ; Jiang R. ; Sun L. D. ; Li Q. ; Wang J. ; Yu J. C. ; Yan C. H. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 5588.
13	Wang F. ; Li C. ; Sun L. D. ; Wu H. ; Ming T. ; Wang J. ; Yu J.C. ; Yan C. H. J. Am.Chem. Soc. 2011, 133, 1106.
14	Baffou G. ; Quidant R. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 3898.
15	Comin A. ; Manna L. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 3957.
16	Xiong Y. ; McLellan J. M. ; Chen J. ; Yin Y. ; Li Z. Y. ; Xia Y. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 17118.
17	Diallo A. K. ; Ornelas C. ; Salmon L. ; Ruiz Aranzaes J. ; Astruc D. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2007, 46, 8644.
18	Stahl S. S. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2004, 43, 3400.
19	Beletskaya I. P. ; Cheprakov A. V. Chem. Rev. 2000, 100, 3009.
20	Collins G. ; Schmidt M. ; Dwyer C. O. ; Holmes J. D. ; McGlacken G. P. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2014, 53, 4142.
21	Crespo-Quesada M. ; Yarulin A. ; Jin M. ; Xia Y. ; Kiwi-Minsker L. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 12787.
22	Long R. ; Rao Z. L. ; Mao K. K. ; Li Y. ; Zhang C. ; Liu Q. L. ; Wang C. M. ; Li Z. Y. ; Wu X. J. ; Xiong Y. J. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2015, 54, 2425.
23	Zhao X. Y. ; Long R. ; Liu D. ; Luo B. B. ; Xiong Y. J. J. Mater. Chem. A. 2015, 3, 9390.
24	Zheng Z. ; Tachikawa T. ; Majima T. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 6870.
25	Ringler M. ; Schwemer A. ; Wunderlich M. ; Nichtl A. ; Kurzinger K. ; Klar T. A. ; Feldmann J. Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 203002.
26	Huang H. ; Zhang L. ; Lv Z. H. ; Long R. ; Zhang C. ; Ling Y. ; Wei K. C. ; Wang C. M. ; Chen L. ; Li Z. Y. ; Zhang Q. ; Luo Y. ; Xiong Y. J. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 6822.

[1]	李晓慧, 李晓东, 孙全虎, 何建江, 杨泽, 肖金冲, 黄长水. 石墨炔衍生物的合成与应用[J]. 物理化学学报, 2023, 39(1): 2206029 -0 .
[2]	吴明亮, 章烨晖, 付战照, 吕之阳, 李强, 王金兰. 原子尺度钴基氮碳催化剂对析氧反应的构效关系的研究[J]. 物理化学学报, 2023, 39(1): 2207007 -0 .
[3]	何文倩, 邸亚, 姜南, 刘遵峰, 陈永胜. 石墨烯诱导水凝胶成核的高强韧人造蛛丝[J]. 物理化学学报, 2022, 38(9): 2204059 - .
[4]	张则尧, 姚艺希, 李彦. FeCo/MgO催化生长体相单壁碳纳米管的直径调控[J]. 物理化学学报, 2022, 38(8): 2101055 - .
[5]	雷卓楠, 马心怡, 胡晓云, 樊君, 刘恩周. Ni₂P-NiS双助剂促进g-C₃N₄光催化产氢动力学[J]. 物理化学学报, 2022, 38(7): 2110049 - .
[6]	韩高伟, 徐飞燕, 程蓓, 李佑稷, 余家国, 张留洋. 反蛋白石结构ZnO@PDA用于增强光催化产H₂O₂性能[J]. 物理化学学报, 2022, 38(7): 2112037 - .
[7]	周亮, 李云锋, 张永康, 秋列维, 邢艳. 具有高效界面电荷转移的0D/2D Bi₄V₂O₁₁/g-C₃N₄梯形异质结的设计合成及抗生素降解性能研究[J]. 物理化学学报, 2022, 38(7): 2112027 - .
[8]	王文亮, 张灏纯, 陈义钢, 史海峰. 具有光催化与光芬顿反应协同作用的2D/2D α-Fe₂O₃/g-C₃N₄ S型异质结用于高效降解四环素[J]. 物理化学学报, 2022, 38(7): 2201008 - .
[9]	熊壮, 侯乙东, 员汝胜, 丁正新, 王伟俊, 汪思波. 空心NiCo₂S₄纳米球助催化剂担载ZnIn₂S₄纳米片用于可见光催化制氢[J]. 物理化学学报, 2022, 38(7): 2111021 - .
[10]	黄悦, 梅飞飞, 张金锋, 代凯, Graham Dawson. 一维/二维W₁₈O₄₉/多孔g-C₃N₄梯形异质结构建及其光催化析氢性能研究[J]. 物理化学学报, 2022, 38(7): 2108028 - .
[11]	刘珊池, 王凯, 杨梦雪, 靳治良. Mn_0.2Cd_0.8S@CoAl LDH S-型异质结构建及其光催化析氢性能研究[J]. 物理化学学报, 2022, 38(7): 2109023 - .
[12]	沈荣晨, 郝磊, 陈晴, 郑巧清, 张鹏, 李鑫. 高分散Co_0.2Ni_1.6Fe_0.2P助催化剂改性P掺杂g-C₃N₄纳米片高效光催化析氢的研究[J]. 物理化学学报, 2022, 38(7): 2110014 - .
[13]	崔柏桦, 施毅, 李根, 陈亚楠, 陈伟, 邓意达, 胡文彬. 海水电解面临的挑战与机遇：含氯电化学中先进材料研究进展[J]. 物理化学学报, 2022, 38(6): 2106010 - .
[14]	马明军, 冯志超, 张小委, 孙超越, 王海青, 周伟家, 刘宏. 基于微生物作为智能模板的电催化剂制备与应用研究进展[J]. 物理化学学报, 2022, 38(6): 2106003 - .
[15]	宋雨珂, 谢文富, 邵明飞. 一体化电极电催化二氧化碳还原研究进展[J]. 物理化学学报, 2022, 38(6): 2101028 - .

应用于有机加氢反应的等离激元催化材料设计

Design of Plasmonic-Catalytic Materials for Organic Hydrogenation Applications

RichHTML

PDF

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

推荐阅读 0