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黄承志教授团队在ACS Nano发表光致电子转移过程的可视化成果
发布时间: 2017-04-25 09:50:36   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:

理解光致电子转移的机理对于提高太阳能材料和光敏系统的光电转化效率有着重要的意义。近日,西南大学发光与实时分析化学教育部重点实验室的高鹏飞博士、黄承志教授团队在ACS Nano 杂志上发表论文,报道了通过暗场散射成像技术在单个银纳米颗粒上实现了光致电子转移过程可视化,为探索电子转移化学反应机理提供了一种简单而高效的手段。

有机分子激发态的光致电子转移广泛存在于太阳能材料、荧光传感器等光电转化过程。可视化光致电子转移过程能够通过提供反应过程中的电子转移信息揭示光反应过程机理,但至今仍旧是一个巨大挑战。

以硕士生雷刚为第一作者的西南大学团队,利用单个纳米颗粒暗场散射成像技术很好地解决了上述难题。他们以表面增强拉曼光谱中经常使用的报告分子对氨基苯硫酚发生光致化学转变为分子探针,在单个银纳米颗粒上使蕴含在对氨基苯硫酚中的光致电子过程可视化,并根据银纳米颗粒散射光谱的位移和相关公式计算出不同时间段内电子转移的速率。

在该反应中,银纳米颗粒的散射光先从蓝色转变成黄色或红色,随后又逐渐变为青色,表明反应经历了一个先失去电子后得电子的过程。结合反应过程中光散射光谱的变化,该团队认为反应可能的机理是:银纳米颗粒首先将自身的电子转移给周围的氧气并在其表面生成一层Ag2O/Ag+膜以驱动对氨基苯硫酚的光反应,对氨基苯硫酚的电子随后又分批转移到Ag@Ag2O/Ag+纳米颗粒表面的Ag+离子上,因电子分批转移所导致的延迟效应使得银纳米颗粒在反应中先后经历了一个放电和充电的过程,以至于出现散射光谱先红移后蓝移的变化。

 

扫描电镜和透射电镜测定证明银纳米颗粒在反应结束后发生了一个明显的形貌变化,且周围有一些新的小纳米颗粒生成,由此证明反应过程中释放了Ag+,为利用银纳米颗粒形貌不稳定性提高催化效率提供了新思路。

ACS Nano期刊是化学类顶级期刊,2008年荣获美国出版商协会“最佳科技类新刊”奖。研究对象包括纳米材料和纳米器件的合成、特性和模拟、纳米生物技术、纳米制造、纳米技术的应用方法及工具等问题。

论文通讯作者高鹏飞博士简介:

高鹏飞,2010年本科毕业于河南大学,同年考入西南大学药学院硕博连读,师从黄承志教授,获重庆市优秀博士学位论文。研究领域是等离子体纳米光学散射成像和相关仪器改装研究、纳米药物靶向传输和单细胞水平生理状态原位光学成像分析,主持国家自然科学青年基金、中国博士后基金和中央高校基本科研业务费等3项。在ACS Nano Chem. Sci. 等刊物上发表一系列第一作者或通讯作者论文,发明专利公开1项,参与编著《弹性光散射光谱分析》(科学出版社,2017)。