近日，明升官网明升体育app院深圳先进技术研究院喻学锋研究员课题组成功制备出黑磷/铂异质结光催化剂，在太阳光驱动的有机催化反应中展现出极好的光催化活性。相关成果“黑磷/铂异质结：一种高效广谱光催化剂”在线发表于材料领域顶级刊物《先进材料》。论文共同第一作者是白力诚博士和王欣博士，通讯作者是喻学锋研究员。
催化反应是目前生产化合物最为有效的方法，然而其往往需要消耗大量不可再生能源以产生热能驱动反应，是导致资源枯竭、环境污染等问题的重要原因之一。因此，发展光催化技术，直接利用太阳能生产化合物应用前景广阔，其中关键之处在于高效广谱光催化剂的开发。当前广泛研究的二维半导体黑磷具有可调的直接带隙、吸收范围广、光耦合效率高等众多优势，却受限于稳定性不高、光生载流子复合过快等。半导体-金属异质结构能加速捕获光激发的电子和空穴对，延长电荷载流子的寿命，提高肖特基结光催化中的电荷分离和利用效率。
课题组设计了一种新型黑磷/铂半导体/金属异质结，实现太阳能高效光催化有机反应。所负载超小（约1.1 nm）铂纳米颗粒与黑磷纳米片之间的强相互作用，使黑磷表面上产生PtPxOy氧化层，极大增强了黑磷纳米片的稳定性。同时，该异质结构能够有效吸收太阳能，吸收范围覆盖太阳光紫外至红外区域。通过飞秒泵浦探针显微光学系统测试发现，黑磷/铂异质结构具有0.12 ps的超快光生电子迁移时间。通过原位X射线光电子能谱（XPS）和密度泛函理论（DFT）计算证明，光生电子在铂纳米颗粒表面能够有效富集。在模拟太阳光驱动的有机加氢与有机氧化反应后，黑磷/铂异质结展现出比其他铂基催化剂高得多的催化效率，远优于传统的热驱动催化效率。这种新型黑磷/铂光催化剂在太阳能驱动的有机催化反应中具有广泛应用潜力，本研究也为金属/半导体异质结催化剂的制备提供了参考。团队已申请相关专利，相关技术将依托团队所孵化的企业中科墨磷进行明升化转化。
黑磷/铂异质结的结构设计
