曹寅虎， 曹溢涛， 吴骊珠， 佟振合， 张铁锐*

(1. 中国科学院 理化技术研究所， 北京 100190； 2. 中国科学院大学， 北京 100049)

论 文

金纳米颗粒在等离子体共振光催化剂中的作用机理研究

曹寅虎1,2， 曹溢涛1,2， 吴骊珠1， 佟振合1， 张铁锐1*

(1. 中国科学院 理化技术研究所， 北京 100190； 2. 中国科学院大学， 北京 100049)

金纳米颗粒在等离子体共振光催化剂中具有多种不同的作用机理。本文采用溶胶-凝胶法合成了氮/碳共掺杂超薄二氧化钛(D-TiO2)包覆的SiO2/Au/D-TiO2三明治型及SiO2/D-TiO2核壳纳米结构材料，对金纳米颗粒在含有可见光响应型半导体的等离子体共振光催化剂光催化分解水制氢反应中的作用机理进行了探索。研究结果表明，在该等离子体共振光催化剂的光催化反应过程中，金纳米颗粒同时体现出肖特基效应和等离子体共振效应作用机理，且作用机理与光生载流子的多少以及金纳米颗粒的负载量有关。负载量较低时，金纳米颗粒的作用机理与光生载流子的多少有关。而在高负载量条件下，金纳米颗粒在可见光照射下主要表现出肖特基效应对光催化活性的影响。

金纳米颗粒； 等离子体共振光催化剂； 光催化制氢； 作用机理

21世纪以来，能源短缺和环境污染逐渐成为阻碍人类发展的两个亟需解决的问题[1-5]。利用太阳能光催化制氢被认为是解决能源和环境问题的理想途径之一，因此，高效光催化剂的研发受到了国内外科学家的高度关注[6-13]。尽管光催化剂的研究已经取得了显著进展，但光催化剂在能源和环境方面的大规模应用仍受到很大限制。……