各向异性金纳米双锥@二硫化钼核壳结构：面向等离子体增强电催化、生物传感与能源生产的新策略

本研究针对光电化学性能优化难题，报道了各向异性金纳米双锥@二硫化钼（AuNBP@MoS2）核壳结构。通过近红外光激发局域表面等离子体共振（LSPR），实现了高效热电子注入与光热协同传输，其修饰电极对H2O2和葡萄糖检测灵敏度达376.86 μA mM?1 cm?2和23.42 μA mM?1 cm?2，氢析出反应（HER）过电位降至-0.32 V（10 mA cm?2），为生物诊断与清洁能源技术提供了新范式。

　　

通过将各向异性等离子体纳米结构与二维半导体精准整合，研究人员开发出一种具有先进光电化学功能的多功能杂化系统。本研究成功合成金纳米双锥@二硫化钼（AuNBP@MoS₂）核壳纳米杂化材料，其中金纳米双锥被少层二硫化钼纳米片均匀包裹。这种独特结构在808纳米近红外光激发下，可促进等离子体与半导体直接耦合，通过局域表面等离子体共振（LSPR）效应实现高效热电子产生、增强界面电荷分离以及光热辅助传输。

当该杂化材料固定于玻碳电极（AuNBP@MoS₂/GC）时，构建的杂化器件在非酶生物传感和电催化方面均展现出卓越的光电化学性能。传感器对过氧化氢（H₂O₂）和葡萄糖实现超灵敏检测，具备宽线性范围（分别为10微摩尔至30毫摩尔和100微摩尔至8毫摩尔）、低检测限（7.25微摩尔和5.95微摩尔）和高灵敏度（376.86微安毫摩尔^?1厘米^?2和23.42微安毫摩尔^?1厘米^?2），同时在LSPR作用下光电流增强约11倍。该传感器还能通过生物标志物触发的H₂O₂释放实现HeLa癌细胞的特异性检测。在电催化领域，杂化电极表现出优异的氢析出反应（HER）活性，在近红外光照下起始电位为-0.18伏（相对于可逆氢电极），在10毫安厘米^?2电流密度下的过电位为-0.32伏，塔菲尔斜率为92毫伏十倍频程^?1。添加乙醇作为牺牲剂后，由于抑制了电荷复合并改善了热载流子利用率，过电位进一步降低至-0.316伏，交换电流密度提升约12倍。

结合实验与理论分析的机理研究表明，这些性能提升归因于协同的等离子体效应、高效的热电子注入以及光热贡献。该工作凸显了各向异性等离子体-半导体杂化材料在推动下一代生物传感、电催化及可持续能源技术方面的巨大潜力。