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Aluminum Nanocrystals as a Plasmonic Photocatalyst for Hydrogen Dissociation

机译:铝纳米晶体作为氢离解的等离激元光催化剂

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摘要

Hydrogen dissociation is a critical step in many hydrogenation reactions central to industrial chemical production and pollutant removal. This step typically utilizes the favorable band structure of precious metal catalysts like platinum and palladium to achieve high efficiency under mild conditions. Here we demonstrate that aluminum nanocrystals (Al NCs), when illuminated, can be used as a photocatalyst for hydrogen dissociation at room temperature and atmospheric pressure, despite the high activation barrier toward hydrogen adsorption and dissociation. We show that hot electron transfer from Al NCs to the antibonding orbitals of hydrogen molecules facilitates their dissociation. Hot electrons generated from surface plasmon decay and from direct photoexcitation of the interband transitions of Al both contribute to this process. Our results pave the way for the use of aluminum, an earth-abundant, nonprecious metal, for photocatalysis.
机译:氢解离是许多加氢反应中至关重要的一步,这些反应是工业化学生产和污染物去除的关键。该步骤通常利用贵金属催化剂(如铂和钯)的有利带结构在温和条件下实现高效率。在这里,我们证明铝纳米晶体(Al NCs)在照亮时可以用作室温和大气压下氢解离的光催化剂,尽管对氢的吸附和解离具有很高的活化势垒。我们表明,从Al NCs到氢分子的反键轨道的热电子转移促进了它们的离解。表面等离子激元衰减和Al的带间跃迁的直接光激发产生的热电子均有助于此过程。我们的研究结果为使用铝(一种富含地球的非贵重金属)铺平了道路铺平了道路。

著录项

  • 作者

    Zhang, Chao.;

  • 作者单位

    Rice University.;

  • 授予单位 Rice University.;
  • 学科 Physical chemistry.;Condensed matter physics.
  • 学位 M.S.
  • 年度 2016
  • 页码 47 p.
  • 总页数 47
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

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