由于在提高太阳能到化学转化效率方面具有吸引力的等离子体增强效应，等离子体光催化受到了很多关注。然而，光催化效率仍然很低，主要是由于等离子体产生的热电荷载流子的快速复合导致载流子寿命短。虽然等离子体金属-半导体异质结构可以改善热载流子的分离，但当它们越过肖特基势垒时，很大一部分热载流子会丢失。

有鉴于此，香港中文大学王建方教授等人，展示了一种无肖特基势垒的等离子体半导体光催化剂 MoO_3-x，该催化剂可以以“一石二鸟”的方式有效地固N₂。

本文要点

1）展示了一种用于光催化固N₂的无肖特基势垒的等离子体光催化剂 MoO_3-x球。等离子体 MoO_3-x 球是通过一种简便的气溶胶喷雾方法制备的。气溶胶喷雾过程中的缺氧环境允许在 MoO_3-x 球体中产生氧空位 (OV)，其浓度高达 ~20%。

2）MoO_3-x 中的氧空位充当“石头”。它们通过充当 N₂ 分子化学吸附的活性位点并诱导局部表面等离子体共振以产生热电荷载流子而“杀死两只鸟”。

3）受益于这种独特的策略，等离子体 MoO_3-x 在 1064 nm 波长以下的 NH₃ 生产中表现出显着的光反应性，表观量子效率超过 1%，太阳能到氨的转换效率为 0.057%，无需任何空穴清除剂。

总之，该工作显示了等离子体半导体直接用于光催化的巨大潜力。

参考文献：

Haoyuan Bai, et al. A Schottky-Barrier-Free Plasmonic Semiconductor Photocatalyst for Nitrogen Fixation in a “One-Stone-Two-Birds” Manner. Advanced Materials, 2021.

DOI: 10.1002/adma.202104226

https://doi.org/10.1002/adma.202104226