鉴于化石动力的过度挖掘和逐步干涸，太阳能向化学能的定向转化已日益引起业界的广泛重视。传统的使用太阳能驱动化学反响途径是根据半导体的光催化技能，但是半导体资料关于许多有机反响来说并不具有高催化活性及选择性。针对该瓶颈问题，资料化学家们提出了经过结合金属的催化活性和光学特性（即局域外表等离激元性质）来完结有机催化反响的思路，然后有望能够代替现有的传统热催化办法。

  近来，我国科学技能大学熊宇杰教授课题组规划了一类一起的金属钯纳米结构，一起具有高催化活性外表和太阳能使用特性，在光驱动有机加氢反响中展现出优异的催化功能。该作业宣布在重要化学期刊《德国应用化学》上（.Ed.2015,54,2425），一起榜首作者是博士后龙冉博士和硕士生饶州铝。

  使用一起金属钯纳米结构的外表等离激元特性进行太阳能向化学能转化的原理图示

  事实上，金属钯是很多有机反响的高效催化剂，例如其与氢气的相互效果使其具有优异才能的加氢反响催化功能。但是，金属钯纳米结构的局域外表等离激元特性与常见的金银比较总是差强人意，吸光截面小且呼应光谱规模限制在紫外波段，给太阳能抓获和使用带来非常大困难。研讨人员针对该应战，规划了一类标准为50纳米且具有内凹型结构的金属钯纳米晶体，经过结构对称性的下降和颗粒标准的增大使其能够在可见光宽谱规模内吸光，吸光后的光热效应足认为有机加氢反响供给热源。该规划的一起之处在于，纳米结构的顶级棱角处具有超强的聚光才能由此发生部分高温，一起棱角处恰恰也是加氢反响的高活性位点，完结了太阳能使用和催化活性在空间散布上的合二为一。根据该规划，研讨人员开宣布的金属钯纳米结构能够在室温光谱辐照下到达热反响70摄氏度下的催化转化功率。

  该作业不只在技能上突破了常见钯催化剂在太阳能使用上的限制，并且在根底机制的了解上具有必定的科学含义。研讨人员为完结规划出的金属钯纳米晶体的组成，开展了一种钌离子辅佐组成的办法，并经过和我校武晓君教授课题组协作提醒了钌离子在钯纳米晶体构成过程中的外表能调控效果。在太阳能使用方面，经过和我国科学院物理研讨所李志远研讨员协作在理论上提醒了纳米结构的顶级棱角处是聚光完结光热转化的最优方位，一起经过热电子浓度调控办法在试验上阐明晰外表等离激元特性在该加氢反响中主要是局域光热效应而不是热电子注入机制。

  迄今为止，金属外表等离激元驱动催化反响尚是一个新式研讨方向，业界关于光热效应和热电子效应在其过程中的竞赛效果机制还不甚清楚。该发展不光为使用太阳能代替热源驱动有机催化反响供给了可能性，也对等离激元催化资料的理性规划具有极端严重推进效果。

  研讨作业得到了国家自然科学基金、高等学校博士学科点专项科研基金、国家国家立异人才方案青年项目、中科院中科院人才方案、校重要方向项目培养基金和青年立异基金等项目的赞助。

  （微标准物质科学国家试验室、化学与资料科学学院、动力资料化学协同立异中心、科研部）