全球變暖是對(duì)地球生物的嚴(yán)重威脅，全球變暖的主要原因之一是大氣中二氧化碳含量增加。二氧化碳的主要來(lái)源是日常生活中燃燒化石燃料(電力、汽車、工業(yè)等等)。

TIFR研究人員通過(guò)優(yōu)化成核-生長(zhǎng)步驟，采用逐次循環(huán)的生長(zhǎng)方法，開(kāi)發(fā)了樹(shù)枝狀等離子體膠體體(DPCs)的溶液相合成方法。這些DPCs由于粒子間等離子體耦合以及Au NP尺寸的非均質(zhì)性。

吸收了整個(gè)可見(jiàn)光和近紅外區(qū)域的太陽(yáng)光，將金材料轉(zhuǎn)化為黑色金。黑色(納米)金能夠利用太陽(yáng)能在大氣壓力和溫度下催化二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷(燃料)。研究人員還觀察到等離子體熱點(diǎn)對(duì)這些DPCs性能的顯著影響，這些DPCs用于通過(guò)蒸汽生成凈化海水到飲用水，溫度跳變輔助蛋白展開(kāi)，純氧氧化肉桂醇，醛的氫硅基化。結(jié)果表明，在這些DPCs中，顆粒間的距離和粒徑各不相同，電磁和熱區(qū)以及熱電子對(duì)DPCs性能有協(xié)同作用。

因此，DPC催化劑可以有效地用作visi - nir光催化劑，利用等離子體偶聯(lián)的概念，可以設(shè)計(jì)出適用于多種其他化學(xué)反應(yīng)的新型等離子體納米催化劑。拉曼測(cè)溫和SERS(表面增強(qiáng)拉曼光譜)提供了熱、電磁熱點(diǎn)和局部溫度的信息，發(fā)現(xiàn)這些信息依賴于粒子間等離子體耦合。通過(guò)STEM-EELS等離子體映射得到局域表面等離子體模的空間分布，證實(shí)了粒子間距離在材料表面等離子體共振中的作用。

因此，在這項(xiàng)研究中，通過(guò)使用納米技術(shù)，研究人員通過(guò)改變金納米顆粒之間的大小和間隙，將金屬金轉(zhuǎn)化為黑色金。與利用二氧化碳、陽(yáng)光和水來(lái)生產(chǎn)食物的樹(shù)木類似，開(kāi)發(fā)出來(lái)的黑金就像一棵人造樹(shù)，利用二氧化碳、陽(yáng)光和水來(lái)生產(chǎn)燃料，這些燃料可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車。值得注意的是，黑金還可以利用黑金在吸收陽(yáng)光后產(chǎn)生的熱量，將海水轉(zhuǎn)化為飲用水。

這項(xiàng)工作是發(fā)展“人造樹(shù)”的一種方法，可以捕捉并將二氧化碳轉(zhuǎn)化為燃料和有用的化學(xué)物質(zhì)。雖然現(xiàn)階段燃料的生產(chǎn)速度較低，但在未來(lái)幾年，這些挑戰(zhàn)是可以解決的。也許能夠在大氣條件下利用太陽(yáng)光將二氧化碳轉(zhuǎn)化為燃料，這樣二氧化碳就可能成為我們清潔能源的主要來(lái)源。通過(guò)等離子體熱點(diǎn)來(lái)調(diào)節(jié)樹(shù)突狀等離子體膠體體(DPCs)的催化行為。通過(guò)控制金納米粒子的成核生長(zhǎng)，采用逐次循環(huán)的固溶相合成方法獲得了高表面積的DPCs。

在整個(gè)可見(jiàn)區(qū)域以及太陽(yáng)光譜的近紅外區(qū)域吸收光，將金轉(zhuǎn)化為黑色金。它們產(chǎn)生了局域電場(chǎng)和熱的熱點(diǎn)，并通過(guò)拉曼測(cè)溫和電子能量損失譜等離子體圖對(duì)其進(jìn)行了量化和可視化。這些DPCs可有效地用于以純氧為氧化劑的肉桂醇氧化反應(yīng)、醛的硅氫化反應(yīng)、溫度跳變輔助蛋白展開(kāi)以及海水經(jīng)蒸汽生成凈化為飲用水。在大氣壓和溫度下，利用太陽(yáng)能，黑金dpc還能將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷(燃料)。

博科園｜研究/來(lái)自：塔塔基礎(chǔ)研究所

參考期刊《Chemical Science》

DOI: 10.1039/C9SC02369K

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