热电子显示了通过给电子活化反应物和降低反应活化能势垒(Ea)的优点。然而，对给电子效应的内在驱动力缺乏全面的认识，更不用说对电子给电子过程的精确操纵了。

有鉴于此，清华大学吉庆华等人，通过使用分子氧活化（MOA）作为模型反应，阐明了热电子能量对给电子作用的基本促进作用。

本文要点

1）使用光热催化平台研究了MOA的电子能量与Ea之间的关系。通过使用锐钛矿型TiO₂（AT）作为电子源，将MoS₂纳米片在光热转换过程中产生的高能热电子释放给MOA。

2）结果表明，与纯光催化体系相比，该平台上的高能热电子使MOA的Ea降低了45.3％。此外，由于光生热电子的能量差异，Ea表现出了显着的光依赖性（14.1-10.4 kJ mol^-1）。

3）通过原位电子自旋共振（operando-ESR），在光热平台上证实了超氧化物阴离子的量增加，表明MOA过程得到了增强。密度泛函理论（DFT）的计算进一步表明，具有较高能量的电子对O₂分子表现出更强的捐赠效应，使它的LUMO（π*）聚集并促进了活化。此外，未直接参与MOA的热电子会加热并产生热量以驱动MOA（能量效率约为80.3％）。因此，热电子将光化学能和热化学能联系起来，从而导致光热催化的协同活化。

参考文献：

Wei Zhang et al. Hot‐electron‐induced Photothermal Catalysis for Energy‐dependent Molecular Oxygen Activation. Angew., 2020.

DOI: 10.1002/anie.202012306

https://doi.org/10.1002/anie.202012306