等离激元金属纳米结构（例如金，银，铜），具有强烈的可见光吸收特性，是一种常用的活性催化剂，其局部表面等离激元共振（LSPR）的特殊现象在太阳能转化方面具有巨大潜力。LSPR可以将远场光辐射集中到亚波长限制的空间中，并产生高能电磁场，产生大量高能热载流子（热电子-空穴对）和大量局部热（例如光热（PT）效应） ）。由于等离激元金属可以将LSPR和催化活性整合到某些化学反应中，因此将其纳入光催化是一种基于太阳能的绿色方法，具有独特的优势，并有望在温和条件下，将水和CO2等转化为增值化学品（例如氢，碳氢化合物和含氧化合物）。为了揭示LSPR介导的化学转化的潜在机理，如何精确区分等离激元诱导的热载流子的贡献和PT效应引起了越来越多的研究关注。尽管在使用LSPR进行基于太阳能的催化活性增强方面取得了巨大进展，但是如何通过LSPR增强反应选择性仍然未知。同时，目前的研究主要集中在光催化反应上，而关于使用LSPR改变电化学反应途径却未报道过。
基于以上，中山大学方萍萍副教授，厦门大学李剑锋教授通过使用硝基苯（NB）在金纳米颗粒（NPs）上的电化学氧化还原，作为模型，阐明了局部表面等离激元共振（LSPR）诱导的机理，从而增强金纳米颗粒上硝基苯（NB）的催化活性（70％）和光电催化氧化还原的选择性。
文章要点
1）研究人员将电化学和SERS结合起来研究动力学与浓度，温度和照明持续时间的关系，并区分LSPR诱导的热载流子和PT效应的各自贡献。研究表明，即时照明显示出高的催化选择性，提高了将NB还原为苯羟胺（PHA）的能力。 14％的化合物可抑制13%的PHA氧化为亚硝基苯（NSB）。当添加H+作为电子受体时，大约会抑制43％的PHA氧化为NSB的过程。
2）通过SERS进行的原位温度监测表明，长达30分钟的光照可导致Au NPs表面温度从23°C升高至93°C，这可进一步将催化活性提高56％。
这项工作朝着揭示热载流子和PT效应对反应活性和选择性的各自影响迈出了重要一步，有望为太阳能的未来应用提供一些线索，以提高化学转化效率。
Xiao-Qing Liu, et al, Enhancing Catalytic Activity and Selectivity by Plasmon-Induced Hot Carriers, ISCIENCE (2020),
DOI: 10.1016/j.isci.2020.101107
https://doi.org/10.1016/j.isci.2020.101107
