文献速递丨Nat. Catal:通过结合热和非热效应,在等离子体催化中实现最大的整体光增强
文章摘要
等离子体光催化是一种很有前途的光物质转化方法。然而,目前的研究主要集中在了解热效应和非热效应的相对重要性,而对它们的协同效应研究较少。在这里,我们提出了一个指标,称为整体光效率,以捕捉这些光效应对反应的综合影响。通过系统地改变催化剂层的厚度,我们隔离了热和非热贡献,并优化它们以实现最大的光增强。我们以二氧化钛负载的铑纳米颗粒为模型反应体系,演示了这种方法。它显示了一个可推广的潜力,在设计催化剂系统与最佳组合的加热和光照明,特别是宽带光照明,如阳光,以实现最经济的光到物质的转换在等离子体催化。
图4宽带白光照明下| OLE。在白光下,用20mg催化剂计算不同设定温度下的OLE与光强的关系。所有数据均在相同条件下取20个数据点的平均值和标准差。
总之,本工作提出了一个重要的指标OLE来评价等离子体光催化中的整体光效应。我们展示了一种从整体光效应中提取非热效应的简便而通用的方法,并解开了热效应和非热效应之间的复杂关系。我们的研究结果证实,在Rh/TiO2上的CO2加氢过程中,非热效应是光强和温度的函数,而热效应更为复杂,是光强、温度和催化剂厚度的函数。因此,总有一个最佳的结合,热和光照明,以达到最大的整体光效益。在设计催化剂和反应器时,未来的研究应该仔细考虑热和非热效应,以确定最经济的利用光来加强化学反应的方法,特别是当宽带光源如阳光使用时。
DOI:https://doi.org/10.1038/s41929-023-01045-9
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