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光催化CO₂还原的产物选择性(如CO与CH₄比例)是评价催化剂性能的重要指标。等离激元金属纳米颗粒(Au、Ag、Cu等)在可见光区具有强烈的局域表面等离子体共振效应,可产生热电子和局部高温,从而影响CO₂还原的反应路径。北京中教金源科技有限公司的CO₂还原评价系统,支持在可控光照条件下研究等离激元效应。

以Au/TiO₂为例:在可见光照射下,Au纳米颗粒产生热电子,注入TiO₂导带,参与CO₂还原反应。热电子能量较高,有利于CO₂活化和中间体稳定,通常促进CO生成;而热电子的寿命较短,不利于多电子还原路径(如生成CH₄)。通过调节Au颗粒尺寸(10-50nm)和负载量,可调控等离激元共振峰位置和热电子产率,进而调节CO/CH₄比例。
此外,等离激元产生的局部热点可升高催化剂表面温度,促进中间体的脱附或进一步转化。例如,在Cu基催化剂上,局部热点有利于C-C偶联生成C₂H₄。结合原位拉曼光谱可监测*CO等中间体的演变,揭示选择性调控的微观机制。
评价等离激元效应时,需使用单色光或带通滤光片排除其他波长的干扰,并准确测量光强。北京中教金源科技有限公司的CO₂还原系统,配备可调滤光片轮和高精度光功率计,方便研究不同波长对产物分布的影响。