将金属催化剂尺寸减小到纳米团簇甚至单个原子是开发更高效、更经济的光催化体系的一个新兴方向。由于催化剂粒径既影响催化剂活性，又影响光驱动电荷分离效率，其对整体光催化效率的影响尚不清楚。

近日，埃默里大学Wenxing Yang，Tianquan Lian报道了利用半导体−金属异质结构，在CdS纳米棒（NRs）的尖端选择性生长Pt纳米催化剂，研究了Pt催化剂尺寸对光催化制氢量子效率的影响。

文章要点

1）随着催化剂粒径从0.7±0.3 nm增加到3.0±0.8 nm，CdS−Pt的QE_H2从0.5±0.2%增加到38.3±5.1%，增加了近2个数量级。瞬态吸收光谱测量表明，CdS-NR向Pt针尖的电子转移速率随Pt直径的增大而增加，遵循d^5.6的标度律，导致较大Pt尺寸时电子转移效率的提高。

2）所观察到的趋势可以用一个简化的动力学模型来解释，该模型假设总效率是电荷分离（包括空穴转移、电子转移和空穴清除）和水还原步骤的量子效率的乘积，对于CdS−Pt NRs，电子转移和水还原步骤的量子效率随着Pt尺寸的增加而增加。

研究结果表明，提高电荷分离和催化的量子效率对于设计高效的半导体−金属杂化光催化剂非常重要，特别是在金属颗粒尺寸较小的情况下。

参考文献

Yawei Liu, et al, Pt Particle Size Affects Both the Charge Separation and Water Reduction Efficiencies of CdS−Pt Nanorod Photocatalysts for Light Driven H₂ Generation, J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.1c11745

https://doi.org/10.1021/jacs.1c11745