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熱釋電催化是指在熱釋電材料中由溫度波動引起的熱釋電表面電荷觸發(fā)的催化反應。近年來，熱催化技術在清潔能源生產(chǎn)和活性氧類(ROS)方面受到越來越多的關注。然而，現(xiàn)有的熱釋電材料，其熱催化能力依賴于環(huán)境溫度的變化，表現(xiàn)出較低的熱催化效率。

基于此，香港理工大學黃海濤和香港城市大學雷黨愿等首先采用水熱法合成了具有三維結(jié)構的類珊瑚BaTiO₃納米粒子，然后用原位生長的Au納米粒子對其進行包覆(Au/BaTiO₃納米粒子)，并且研究了等離子體局部加熱下高效快速的熱催化反應。

由熱等離子體誘導Au/BaTiO₃ NPs熱催化產(chǎn)氫氫，其中在786 mW cm^-2輻射功率下60分鐘內(nèi)的氫氣產(chǎn)率達到133.1±4.4 μmol g^-1；并且Au/BaTiO₃ NPs在532 nm納秒激光照射下能夠催化全水分解產(chǎn)生的H₂和O₂。熱催化90分鐘后BaTiO₃納米粒子的形態(tài)幾乎沒有變化，表明Au/BaTiO₃納米粒子對熱催化產(chǎn)氫具有良好的穩(wěn)定性。

表面等離子體誘導局部加熱驅(qū)動Au/BaTiO₃ NP的熱催化氫生成機制為：在光照下，Au納米粒子的表面等離子共振會令其附著的BaTiO₃納米粒子的局部溫度迅速上升；BaTiO₃表面的無補償熱釋電電荷可以與周圍的水分子反應生成氫和氧；當光照被關閉時，BaTiO₃將經(jīng)歷一個冷卻循環(huán)，產(chǎn)生的熱量迅速散發(fā)到周圍的水中。

同樣，在冷卻循環(huán)期間未補償?shù)臒後岆姳砻骐姾蓪⑴c熱催化水分裂。此外，由表面熱釋電荷形成的內(nèi)部電場可以進一步促進電荷分離和轉(zhuǎn)移，用于熱催化制氫和制氧。

Accelerated Pyro-catalytic Hydrogen Production Enabled by Plasmonic Local Heating of Au on Pyroelectric BaTiO₃ Nanoparticles. Nature Communications, 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-33818-4

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Nature子刊：Au的等離子體局部加熱，加速BaTiO3納米粒子催化制氫

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