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双金属等离子体催化剂的超快弛豫动力学

DOI：10.1039/D0NR00831A 期刊：Nanoscale 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 将金等贵金属与镍或铂等其他常用催化剂结合，可将其优势拓展至这些金属催化的多种高能耗反应中。等离子体增强催化反应的效率主要取决于纳米颗粒的光吸收截面和光激发电荷载流子弛豫动力学。我们研究了金/镍（Au/Ni）和金/铂（Au/Pt）双金属纳米颗粒的电荷载流子弛豫动力学，发现添加镍或铂会降低金纳米颗粒的光吸收能力。但Au/Ni和Au/Pt纳米颗粒的电子-声子耦合速率显著快于纯金纳米颗粒，这是因为镍和铂相比金具有更大的电子-声子耦合常数及费米能级附近更高的态密度。此外，由于纳米颗粒/基底界面的声阻抗失配，双金属Au/Pt和Au/Ni纳米颗粒的声子-声子耦合速率也与纯金纳米颗粒存在显著差异。本研究为双金属等离子体催化剂的理性设计提供了重要依据。
作者： Sangwan Sim，Alyssa Beierle，Philip Mantos，Steven McCrory，Rohit P. Prasankumar，Sanchari Chowdhury
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究金/镍（Au/Ni）和金/铂（Au/Pt）双金属纳米颗粒的电荷载流子弛豫动力学，以理解其在等离子体增强催化反应中的效率。

研究成果

在等离激元金中添加铂或镍等催化组分可显著提高电子-声子耦合速率。由于纳米粒子/基底界面处的声阻抗失配，双金属Au/Pt和Au/Ni纳米粒子的声子-声子耦合速率与纯金纳米粒子存在显著差异。这些发现对多组分等离激元纳米催化剂的设计具有重要启示意义。

研究不足

该研究的局限性在于所探究的双金属纳米粒子（金/镍和金/铂）的特定组成以及实验开展条件（如泵浦能量密度）。纳米粒子尺寸和形貌对电子-声子散射率的影响在尺寸小于10纳米时才较为显著，这可能无法涵盖所有实际应用场景。

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