等离子体D带空穴与金纳米粒子的双重界面的协同作用显著提升了在CeO2纳米粒子/Au/CeO2纳米棒体系中4-氯苯酚的光催化降解效率

《ChemNanoMat》：A Synergy of Plasmonic D-Band Holes and Dual Interfaces of Au Nanoparticles Boosts Photocatalytic Degradation of 4-Chlorophenol in CeO2 Nanoparticles/Au/CeO2 Nanorods

Au/CeO2异质结构通过界面近场增强光催化降解4-CP效率，载流子传输效率达单一CeO2结构的13倍，羟基自由基（•OH）主导矿化反应，Au的d带空穴高效促进•OH生成。

　　

摘要

CeO₂NP/Au/CeO₂NR（CAC）异质结构中Au纳米层的d带（d → sp）跃迁提高了其在紫外光下降解4-氯苯（4-CP）的光催化效率。光学场模拟显示，在Au与CeO₂之间的双重界面处存在强烈的近场热点，这些热点在增强该杂化结构的光催化活性中起着关键作用。进一步分析光激发载流子的寿命发现，CAC异质界面处的电荷转移效率显著提高，约为CeO₂NP/CeO₂NR界面处的13倍。这一显著的提升使得CAC异质结构成为一种高效的光催化剂，其对4-CP的降解效率达到了85%，其伪一级反应速常数为0.014?min^?1。自由基清除实验表明，羟基自由基（^•OH）是导致4-CP矿化的主要活性氧物种。在此过程中，Au的d带空穴作为强大的氧化中心，促进了^•OH的有效生成，从而驱动了整个氧化还原反应。本研究强调了Au–CeO₂杂化纳米结构在高效光催化去除有机污染物方面的潜力。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可向相应作者提出合理请求后获取。