基于表面等離子體共振效應(yīng)的Ag(Au)/半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化劑的研究進(jìn)展

邵先坤，郝勇敢，劉同宣，胡路陽(yáng)，王媛媛，李本俠（安徽理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，安徽 淮南 232001）

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基于表面等離子體共振效應(yīng)的Ag(Au)/半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化劑的研究進(jìn)展

邵先坤，郝勇敢，劉同宣，胡路陽(yáng)，王媛媛，李本俠
（安徽理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，安徽 淮南 232001）

摘要：由具有表面等離子體共振（surface plasmon resonance，SPR）效應(yīng)的貴金屬（Ag、Au等）納米粒子和半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)組成的納米復(fù)合光催化劑具有優(yōu)異的可見光光催化活性，成為新型光催化材料的研究熱點(diǎn)之一。本文綜述了Ag(Au)/半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化劑的制備方法、基本性質(zhì)以及光催化應(yīng)用方面的一些重要研究進(jìn)展；重點(diǎn)介紹了Ag(Au)等納米粒子的表面等離子共振增強(qiáng)可見光催化活性的機(jī)理，以及Ag(Au)納米粒子與不同類型半導(dǎo)體復(fù)合的光催化劑的光催化性能，其中所涉及的半導(dǎo)體包括金屬氧化物、硫化物和其他一些半導(dǎo)體；本領(lǐng)域未來(lái)幾年的研究熱點(diǎn)將集中于新型高效的Ag(Au)/半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化劑的微結(jié)構(gòu)調(diào)控及其用于可見光驅(qū)動(dòng)有機(jī)反應(yīng)的機(jī)理研究。本文為基于SPR效應(yīng)構(gòu)建Ag(Au)/半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化劑的研究提供了有力的參考依據(jù)，并且指出Ag(Au)/半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化劑的研究是發(fā)展可見光高效光催化劑的重要方向。

關(guān)鍵詞：貴金屬；表面等離子體共振；可見光響應(yīng)；催化劑；降解；制氫

第一作者：邵先坤（1992—），男，碩士研究生，主要從事表面等離子體光催化劑的制備及其性能測(cè)試。聯(lián)系人：李本俠，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事光催化劑與光催化反應(yīng)的研究。E-mail bxli@aust. edu.cn。

半導(dǎo)體光催化技術(shù)因其在空氣凈化、污水降解、有毒污染物處理和開發(fā)新能源等方面的應(yīng)用引起了廣泛關(guān)注。太陽(yáng)光照射下光催化劑可以降解各種有機(jī)污染物生成水和二氧化碳、分解水產(chǎn)生氫氣，利用太陽(yáng)光修復(fù)環(huán)境以及開發(fā)清潔可持續(xù)能源對(duì)解決環(huán)境污染和能源危機(jī)問題至關(guān)重要[1-4]。但傳統(tǒng)光催化劑如二氧化鈦（TiO2）、氧化鋅（ZnO）等寬帶隙半導(dǎo)體僅能被紫外光所激發(fā)[5-6]，導(dǎo)致其在太陽(yáng)光下的光催化效率很低，限制了它們的實(shí)際應(yīng)用。因此，開發(fā)可見光響應(yīng)的光催化材料是提高太陽(yáng)光利用率的一條重要途徑。

近年來(lái)，貴金屬納米晶的表面等離子體共振（surface plasmon resonance，SPR）對(duì)半導(dǎo)體的可見光光催化活性顯著增強(qiáng)效果引起了國(guó)內(nèi)外研究者們極大的興趣[7-8]。2008年，日本AWAZU等[9]開發(fā)出了在可見光區(qū)域具有寬光譜吸收特征的Ag/TiO2光催化材料，發(fā)現(xiàn)Au、Ag等貴金屬納米粒子的SPR對(duì)半導(dǎo)體的光催化活性有著明顯的改善作用，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并制備了多種Ag(Au)/半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化劑，首次提出了表面等離子體光催化劑（plasmonic photocatalyst）的概念。此后，國(guó)內(nèi)外研究人員在基于貴金屬SPR性質(zhì)設(shè)計(jì)高效可見光響應(yīng)的復(fù)合光催化劑方面做了一系列工作。在Ag(Au)/半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化劑中，Ag、Au納米粒子由于其局域表面等離子體共振效應(yīng)，使復(fù)合光催化劑的吸收光譜發(fā)生紅移，實(shí)現(xiàn)可見光吸收[10]；貴金屬納米粒子還可以有效地捕獲光生電子，使電子和空穴分離，進(jìn)而提高光催化效率。對(duì)此，研究者們圍繞采用不同的貴金屬和半導(dǎo)體組分，制備了不同的表面等離子體光催化材料體系，進(jìn)行了大量研究。尤其是開發(fā)出了各種Ag(Au)/半導(dǎo)體納米復(fù)合材料，作為高活性的光催化劑目前已得到深入研究[11]。本文綜述了近年來(lái)基于貴金屬SPR性質(zhì)設(shè)計(jì)制備Ag(Au)/半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化劑的一些重要研究進(jìn)展，重點(diǎn)討論了Ag(Au)納米粒子的表面等離子共振增強(qiáng)可見光催化活性的機(jī)理，以及Ag(Au)納米粒子與不同類型半導(dǎo)體復(fù)合的光催化劑的光催化性能，并對(duì)今后的研究工作進(jìn)行了展望。

1　貴金屬表面等離子體共振及其在光催化中的作用機(jī)理

當(dāng)入射光線照射到貴金屬納米顆粒表面時(shí)，會(huì)在納米顆粒表面形成一種振蕩電場(chǎng)，納米顆粒中的自由傳導(dǎo)電子在振蕩電場(chǎng)的激發(fā)下集體振蕩，在一定波長(zhǎng)的光，振蕩幅度達(dá)到最大[12]。如圖1，當(dāng)納米顆粒的大小、形狀和邊界條件一定，入射光在球形顆粒表面產(chǎn)生電場(chǎng)分量，電子的共諧振蕩與激發(fā)其的振蕩電場(chǎng)頻率相同時(shí)產(chǎn)生共振，誘導(dǎo)產(chǎn)生局域表面等離子共振[13]。

圖1　入射光的電場(chǎng)分量誘導(dǎo)球形金屬粒子的表面等離子體共振原理圖[13]

貴金屬Ag、Au納米粒子具有局域表面等離子體共振效應(yīng)，使得納米粒子在可見光區(qū)域表現(xiàn)出很強(qiáng)的可見光吸收效應(yīng)，即為等離子體金屬。Ag、Au納米粒子是典型的等離子體金屬，光照下單純的Au納米粒子產(chǎn)生的局域表面等離子體共振與形貌、顆粒大小及顆粒間介質(zhì)環(huán)境有很大關(guān)系[14]。圖2所示分別為不同尺寸的Au納米球、納米棒的消光光譜示意圖。Au納米球的局域表面等離子體共振波長(zhǎng)隨其直徑的增加而不斷紅移，Au納米棒的等離子體共振峰隨其長(zhǎng)徑比增加發(fā)生顯著紅移。與Au納米球不同，Au納米棒具有兩個(gè)等離子體共振模式，分別對(duì)應(yīng)于電子沿金納米棒的長(zhǎng)、短軸方向的共振，稱為縱向和橫向的表面等離子體共振，其中縱向表面等離子體的共振能量較低[15-16]；通過調(diào)控Au納米棒的長(zhǎng)徑比，可以把縱向表面等離激元共振波長(zhǎng)從可見波段一直調(diào)控到近紅外波段。

圖2　不同尺寸Au納米球、納米棒的消光光譜示意圖[10]

等離子體光催化劑通常是將等離子體貴金屬納米粒子沉積到不同的半導(dǎo)體如金屬氧化物、硫化物及其他化合物半導(dǎo)體作為光子吸收器提高可見光吸收[11]。近幾年，國(guó)內(nèi)外研究人員在Ag(Au)/半導(dǎo)體復(fù)合光催化材料的制備及光催化機(jī)理研究方面已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，并初步提出了Ag、Au納米粒子SPR增強(qiáng)半導(dǎo)體光催化活性的作用機(jī)理。首先，Ag、Au納米粒子SPR產(chǎn)生的強(qiáng)局域電磁場(chǎng)能極大地提高與之緊密復(fù)合的半導(dǎo)體的光激發(fā)。如圖3(a)所示，在Ag、Au納米粒子和半導(dǎo)體形成的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)中，當(dāng)半導(dǎo)體的光吸收波長(zhǎng)與Ag、Au納米粒子的SPR波長(zhǎng)一致時(shí)，入射光同時(shí)激發(fā)Ag、Au納米粒子和半導(dǎo)體，分別產(chǎn)生SPR和光生電子-空穴對(duì)，Ag、Au納米粒子產(chǎn)生的表面強(qiáng)局域電磁場(chǎng)極大地提高了鄰近半導(dǎo)體的光吸收，從而顯著提高半導(dǎo)體中的光生載流子濃度，因而表現(xiàn)出更高的光催化活性[17]。其次，Ag、Au納米粒子的SPR效應(yīng)能敏化寬帶隙半導(dǎo)體，從而獲得可見光驅(qū)動(dòng)的光催化活性[18]。如圖3(b)所示，在Ag、Au納米粒子與n型寬帶隙半導(dǎo)體相結(jié)合形成的復(fù)合光催化劑中，可見光直接激發(fā)Ag、Au納米粒子產(chǎn)生熱電子，部分熱電子的能量可以高達(dá)足以越過金屬-半導(dǎo)體界面的肖特基勢(shì)壘進(jìn)入半導(dǎo)體的導(dǎo)帶，從而驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。此外，Ag、Au納米粒子的SPR效應(yīng)還使其具有較高的光熱轉(zhuǎn)換效率，能夠提高光催化劑的表面局部溫度，活化有機(jī)分子，加快反應(yīng)速率[19]。

圖3　在金屬/半導(dǎo)體復(fù)合結(jié)構(gòu)中，SPR提高光催化反應(yīng)的機(jī)理示意圖[12]

2　Ag(Au)/半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化劑的制備及應(yīng)用

由貴金屬納米粒子和半導(dǎo)體組成的金屬/半導(dǎo)體復(fù)合光催化劑的多重功能和潛在應(yīng)用受到廣泛研究。不同的等離子體復(fù)合光催化材料體系的制備方法不同，反應(yīng)體系也有差別。根據(jù)不同的半導(dǎo)體納米材料，將近年來(lái)一些Ag(Au)/半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化劑總結(jié)在表1中，并且簡(jiǎn)要列出制備方法、光催化反應(yīng)所需條件和應(yīng)用。

2.1Ag(Au)/氧化物半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化劑

目前所報(bào)道的等離子體光催化材料，金屬氧化物是使用較多的半導(dǎo)體載體，如TiO2[20]、ZnO[21]、CeO2[22]、WO3[23]等眾多金屬氧化物載體。NAYA 等[39]將Au納米顆粒負(fù)載在金紅石型TiO2上，制備出Au/金紅石型TiO2等離子體光催化劑。與Au/銳鈦礦TiO2等相比，Au/金紅石TiO2在可見光下能快速完全地降解壬基苯酚，顯示出更高的可見光催化活性；降解過程如圖4，在可見光的照射下，電子從Au轉(zhuǎn)移到金紅石TiO2，在Au納米粒子上形成空穴，大量的壬基苯酚集中吸附在Au納米粒子表面，使苯環(huán)氧化斷裂生成中間體羧化物，轉(zhuǎn)移至TiO2表面進(jìn)一步氧化降解生成CO2。QIAN等[40]通過沉積沉淀法和光分解沉積法將Au納米顆粒負(fù)載在P25（銳鈦礦型與金紅石型TiO2之間的比例為83∶17）上，制備出含有不同粒徑的Au納米粒子的Au/TiO2異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，發(fā)現(xiàn)由于其等離子體共振效應(yīng)使Au/TiO2在可見光激發(fā)下分解水生成H2的效率得到很大提高，而相同條件下TiO2基本無(wú)催化活性。

表1　Ag(Au)/半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化劑及其制備方法、光催化反應(yīng)光源和應(yīng)用

圖4　可見光照射下，Au/金紅石TiO2光催化降解壬基苯酚機(jī)理示意圖[39]

除了TiO2載體，ZnO、Fe2O3等其他金屬氧化物作為半導(dǎo)體構(gòu)建的等離子體光催化劑同樣被廣泛研究。MONDAL等[21]使用水熱法合成出Au/ZnO納米復(fù)合材料光催化劑，由于Au納米顆粒的表面等離子體共振效應(yīng)誘導(dǎo)局域電場(chǎng)放大，可見光催化活性增強(qiáng)。MISRA等[41]采用化學(xué)沉淀法合成了Au@ZnO核殼結(jié)構(gòu)納米光催化劑，ZnO作為包覆層，在Au納米核上包覆一層ZnO；該作者闡述了Au@ZnO光催化劑中的ZnO層提高了電荷分離效率，而過厚的殼壁厚度會(huì)抑制Au核的表面等離子共振吸收，Au核的表面等離子體共振效應(yīng)抑制ZnO的帶隙激發(fā)，提高Au@ZnO可見光光催化效率。KONG等[42]首先合成了三維介孔氧化鐵納米錐形陣列，然后進(jìn)一步在氧化鐵上包覆一層Au納米粒子制備出Au/Fe2O3復(fù)合納米結(jié)構(gòu)材料。Au/Fe2O3同時(shí)具有等離子體Au納米粒子和三維介孔納米錐形陣列，使得氧化鐵光電化學(xué)轉(zhuǎn)換性能提高，在模擬太陽(yáng)光和可見光照射下光電流分別提高6倍和83倍。最近，本文作者課題組[43]利用光還原沉積法，將Ag納米粒子負(fù)載在介孔金屬氧化物（MMO）半導(dǎo)體中，制備出一系列的Ag/MMO等離子體光催化劑，其中MMO包括TiO2、ZnO和CeO2等介孔半導(dǎo)體；使用亞甲基藍(lán)和苯酚作為有機(jī)污染物，在模擬太陽(yáng)光下進(jìn)行光催化降解實(shí)驗(yàn)，針對(duì)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Ag（1%、2%、5%、10%和20%）納米顆粒，研究了Ag/MMO的催化活性。與單純的介孔金屬氧化物相比，Ag/MMO的光催化活性得到了大大增強(qiáng)，而隨著Ag納米顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，Ag/MMO光催化活性增強(qiáng)，Ag質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí)光催化活性最佳。

根據(jù)金屬/氧化物半導(dǎo)體二元復(fù)合光催化劑優(yōu)異的性能，研究人員還構(gòu)建了三元及以上復(fù)合光催化劑。HEILIGTAG等[44]報(bào)道了由Au納米粒子、WO3納米線和銳鈦礦TiO2組成的三元?dú)饽z光催化劑的制備。每個(gè)組成成分對(duì)氣凝膠的光催化性能提高都有相應(yīng)的貢獻(xiàn)，銳鈦礦TiO2基體提供了高比表面積、良好的介孔性和高結(jié)晶度，WO3納米線增強(qiáng)了對(duì)目標(biāo)分子的吸附能力，而Au納米粒子則抑制光生電子-空穴對(duì)的再結(jié)合并增強(qiáng)對(duì)可見光的吸收。SUBASH及其合作者[38]制備了Zr/Ag/ZnO多相納米粒子復(fù)合光催化劑，在可見光下有效降解有機(jī)染料活性紅120。YE等[30]構(gòu)建了SiO2@Au@TiO2多相核殼納米結(jié)構(gòu)光催化劑，合成示意圖如圖5所示，以平均直徑337nm的SiO2納米顆粒作為核，在SiO2的表面負(fù)載一定數(shù)量的Au納米顆粒，外層再包裹一層平均厚度7nm的TiO2，適量的Au納米顆粒可以提高可見光吸收能力和抑制自由電子的再?gòu)?fù)合，結(jié)果表明含有0.1%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的Au納米顆粒在可見光下降解甲氧萘丙酸表現(xiàn)出最高的催化活性；此外，為了提高光催化劑的回收率，該作者在SiO2的核心填充Fe3O4，制備出了Fe3O4@SiO2@Au@TiO2核殼納米結(jié)構(gòu)光催化劑，在外部磁場(chǎng)的作用下10min可以完成從溶液對(duì)光催化劑的收集。

圖5　SiO2@Au@TiO2多相核殼納米結(jié)構(gòu)合成過程示意圖[30]

2.2Ag(Au)/硫化物半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化材料

硫化物是另外一種重要的半導(dǎo)體材料，和氧化物半導(dǎo)體一樣，金屬/硫化物半導(dǎo)體納米復(fù)合材料的光學(xué)特性被用于研究新型光催化劑。常見的用于制備光催化劑的有CdS[24]、Ag2S[25]、Bi2S3[26]等硫化物半導(dǎo)體。HAN等[24]采用水熱法制備了單分散高結(jié)晶度CdS納米微球，通過Au-S的相互黏結(jié)作用，使用自組裝方法合成出CdS/Au納米復(fù)合材料；該作者論述了不同粒徑的單分散CdS納米球的光催化活性，研究結(jié)果表明粒徑為100nm的CdS納米球的光催化效率是P25的2倍；負(fù)載不同含量的Au納米顆粒會(huì)使CdS/Au納米復(fù)合材料的光催化活性得到不同程度的提高。MANNA等[26]報(bào)道了一種異質(zhì)結(jié)構(gòu)Au/Bi2S3光催化劑，在Bi2S3納米棒上負(fù)載Au納米顆粒，利用金屬等離子體和半導(dǎo)體耦合加強(qiáng)太陽(yáng)光吸收，提高電荷分離；Au納米顆粒和Bi2S3納米棒在太陽(yáng)光譜范圍內(nèi)都具有響應(yīng)性，為了證實(shí)Au/Bi2S3的光催化活性，該作者分別以Au納米顆粒、Bi2S3納米顆粒和Au-Bi2S3的混合物作為光催化劑，光催化降解有機(jī)染料，40min后純Au納米顆粒、Bi2S3納米顆粒對(duì)有機(jī)染料的降解率分別為10% 和14%，Au-Bi2S3混合物對(duì)應(yīng)的降解率為28%，而相同情況下Au/Bi2S3異質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)染料的降解率達(dá)80%。

2.3其他類型Ag(Au)/半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化材料

除了氧化物和硫化物半導(dǎo)體，其他一些半導(dǎo)體同樣具有光催化性質(zhì)，包括金屬鹵化物、金屬磷化物、鎢酸鹽及釩酸鹽等。將這些半導(dǎo)體與等離子體金屬納米粒子結(jié)合也可以獲得增強(qiáng)的光催化性能。WANG等[36]使用硝酸鉍和鎢酸銨通過水熱反應(yīng)合成2～4μm的Bi2WO6微球，經(jīng)過光還原過程將Ag納米顆粒沉積在Bi2WO6表面，樣品表征結(jié)果顯示在Bi2WO6微球的表面負(fù)載了平均大小為10～15nm的單分散金屬Ag納米顆粒，并研究了Ag/Bi2WO6光催化降解羅丹明B（RhB）和噻吩（thiophene，含有一個(gè)硫雜原子的五元雜環(huán)化合物）的光催化性能，由于負(fù)載的Ag納米顆粒在可見光驅(qū)動(dòng)下可以使光生電子-空穴對(duì)高效分離，抑制其再結(jié)合，從而大大提高了Bi2WO6的光催化活性。

近年來(lái)，研究人員對(duì)AgCl、AgBr、AgI 以及Ag/AgX(X=Cl，Br，I) 等具有鹵化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)的催化劑做了大量的研究。山東大學(xué)黃柏標(biāo)教授和戴瑛教授帶領(lǐng)的光催化材料研究組[45-46]將貴金屬納米粒子同具有高光敏性的鹵化銀材料結(jié)合，發(fā)展了鹵化銀體系表面等離子體光催化材料，制備了一系列Ag/AgX（X = Cl，Br，I）表面等離子體光催化材料，拓展了光催化材料的可見光吸收范圍；研究表明，光照下鹵化銀吸收一個(gè)光子產(chǎn)生一對(duì)電子-空穴，光生電子與Ag+結(jié)合生成Ag0原子，從而生成Ag/AgX的異質(zhì)結(jié)構(gòu)光催化劑。SUN等[47]通過在Cu納米線原位生長(zhǎng)合成Ag/AgCl納米管作為等離子體光催化劑，表面粗糙的Ag/AgCl納米管直徑為0.5～1.5μm，可見光照射下，Ag/AgCl在10min內(nèi)對(duì)甲基橙染料的降解率達(dá)到92.58%。XIAO及其合作者[48]在AgBr表面上光照還原得到Ag納米顆粒，制備出了Ag/AgBr的立方籠結(jié)構(gòu)，并對(duì)其催化形成機(jī)理進(jìn)行了深入的研究，由于Ag/AgBr表面的Ag納米顆粒的等離子體共振效應(yīng)，在可見光下表現(xiàn)出很高的光催化活性和穩(wěn)定性，80s內(nèi)完全降解甲基橙和160s內(nèi)完全降解羅丹明B，并且循環(huán)催化利用7次后，還保持很高的催化活性，其降解機(jī)制如圖6所示。

圖6　Ag/AgBr等離子體光催化劑可見光降解有機(jī)污染物降解機(jī)制示意圖[48]

3　結(jié)　語(yǔ)

基于Ag、Au納米晶獨(dú)特的局域表面等離子體共振效應(yīng)，Ag(Au)/半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化材料在可見光下表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化活性。為了設(shè)計(jì)、制備各種高效等離子體光催化劑，研究人員提出多種制備方法，如沉積-沉降法、光還原法、離子交換法和原位生長(zhǎng)法等，為等離子體光催化劑的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。利用這些光催化劑將可以實(shí)現(xiàn)在太陽(yáng)光照射下處理工業(yè)廢水、生活污水、分解水制備H2、驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)獲得有價(jià)值的有機(jī)產(chǎn)物（有機(jī)小分子燃料或重要化學(xué)品），可以解決環(huán)境污染、開發(fā)新型清潔能源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

目前在基于Ag、Au納米粒子的SPR效應(yīng)構(gòu)建納米復(fù)合光催化材料的研究方面，仍存在以下幾個(gè)顯著問題有待解決。

（1）目前研究者們所制備的Ag(Au)/半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化劑主要集中于負(fù)載型復(fù)合結(jié)構(gòu)（貴金屬納米粒子負(fù)載在半導(dǎo)體表面），使用過程中貴金屬納米顆粒在半導(dǎo)體基底上的移動(dòng)和聚集常會(huì)導(dǎo)致催化活性降低。

（2）Ag、Au納米晶的SPR強(qiáng)度隨著離開其表面距離的增大急劇衰減，一般只能延伸至距其表面10～50nm處[49]，因此需要使Ag(Au)/半導(dǎo)體之間的有效界面最大化，從而更有效地發(fā)揮SPR效應(yīng)誘導(dǎo)增強(qiáng)半導(dǎo)體組分的光催化活性。

（3）目前已報(bào)道的Ag(Au)/半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化劑，其中Ag、Au核主要是準(zhǔn)球形納米粒子，SPR波長(zhǎng)僅局限在410nm或520nm 左右（Ag約410nm，Au約520nm），嚴(yán)重限制了太陽(yáng)光的利用效率。設(shè)計(jì)制備SPR 波長(zhǎng)在可見光到近紅外范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的復(fù)合光催化劑可以實(shí)現(xiàn)更有效地捕獲和利用太陽(yáng)光。

（4）光催化機(jī)理研究還很不成熟，需要在實(shí)驗(yàn)上和理論上繼續(xù)深入開展相關(guān)研究。相信在未來(lái)幾年，可見光響應(yīng)的等離子體光催化劑會(huì)得到更快的發(fā)展，發(fā)揮更重要的作用。

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研究開發(fā)

Research progress of Ag(Au)/semiconductor nanohybrid photocatalysts based on surface plasmon resonance

SHAO Xiankun，HAO Yonggan，LIU Tongxuan，HU Luyang，WANG Yuanyuan，LI Benxia
（School of Materials Science and Engineering，Anhui University of Science and Technology，Huainan 232001，Anhui，China）

Abstract：Nanohybrid photocatalysts composed of noble metal nanoparticles (Ag，Au，etc.) with surface plasmon resonance (SPR) effect and semiconductor nanostructures have become one of the research hotspots in the field of advanced photocatalysis because of their excellent photocatalytic activity under visible light irradiation. This review summarized some significant research progress about the basic properties，preparation methods and the photocatalytic applications of the plasmonic Ag(Au)/semiconductor nanohybrid photocatalysts. We emphatically introduced the mechanism for the enhanced effect of Ag(Au) nanoparticles with SPR on visible light response photocatalytic activity，as well as the photocatalytic performance of the nanohybrid photocatalysts composed of Ag(Au) nanoparticles and different types of semiconductors，including metal oxides，metal chalcogenides and other semiconductors. The research in this field will focus during the next few years on the microstructure modulation of the novel high-efficiency Ag(Au)/semiconductor nanohybrid photocatalysts and their photocatalytic mechanisms in visible-light-driven organic reactions. Thisbook=132,ebook=139review would provide significant reference for designing Ag(Au)/semiconductor nanohybrid photocatalysts based on the SPR effect，and points out that the research of Ag(Au)/semiconductor nanohybrid photocatalysts is an important direction in developing high-performance visible-lightresponse photocatalysts.

Key words：noble metal; surface plasmon resonance; visible light response; catalysis; degradation; hydrogen production

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（21471004）。

收稿日期：2015-04-21；修改稿日期：2015-06-18。

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.01.017

中圖分類號(hào)：O 649.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1000–6613（2016）01–0131–07