中科大教授设计双金属纳米结构，实现太阳能驱动有机合成性能调控

近日，中国科学技术大学熊玉杰教授课题组基于无机固体精密制备化学，设计了一类具有原子级精密外壳的双金属纳米结构，具有广谱太阳能利用特性。通过与中国科学技术大学张群教授课题组合作，在皮秒超快时间尺度上解释了等离子体性质在催化反应中的作用，从而实现了太阳能驱动有机合成性能的调控。该工作于5月13日发表在《美国化学会志》上，共同第一作者为博士生黄浩和张蕾。

钯是许多有机反应的高效催化剂，但与常见的金、银相比，常规钯纳米材料对太阳光的吸收能力较差，其光吸收范围仅限于紫外波段，给太阳能的捕获和利用带来很大困难。另一方面，金属纳米材料吸收光后的等离子体效应非常复杂有机技术研究，一般是通过产生高能热电子并转移到催化反应分子或将光转化为热为催化反应提供热量来实现的。目前该领域的挑战是如何根据需求调控和优化这两个过程。

针对这一系列挑战，熊玉杰课题组设计了一类具有原子精度外壳的金钯核壳纳米结构。在该设计中，金核的一维棒状结构大大提高了其光吸收性能，不仅能够在可见光和近红外光的大范围内吸收光，而且具有很强的光吸收能力。同时，原子精度可控厚度的金属钯壳层为调控热电子寿命和光热转化速率提供了便利。研究人员基于系统的催化测试并结合张群课题组的超快吸收光谱表征有机技术研究，建立了这两种等离子体过程与催化有机合成性能之间的内在联系。基于这一认识，研究人员能够通过控制壳层厚度来调控太阳能驱动有机合成的性能。

目前为止，金属等离子体驱动的催化反应仍是一个新兴的研究方向，业界对该过程中光热效应和热电子效应的作用机理尚不明确。该进展为利用太阳能代替热源驱动有机合成提供了一种新途径，这种可能性对等离子体催化材料的合理设计也具有重要的促进作用。

以上研究工作得到了国家自然科学基金、国家千人计划、中科院百人计划、合肥科学中心、中科院先导计划、学校重要方向项目培育基金等资助。

参考文献：Huang.H.;Zhang.Q.;Xiong.YJ; Decay in Core–Shell Light-.J. Am. Chem. Soc.,2016,138(21), pp 6822–6828.DOI:10.1021/ jacs。