中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授熊宇杰課題組通過與武曉君教授和羅毅研究團(tuán)隊的張群副教授在材料設(shè)計與合成、理論模擬和先進(jìn)表征中的“三位一體化”合作，再次取得新進(jìn)展。研究人員設(shè)計出電荷密度可調(diào)控的半導(dǎo)體-金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)，并揭示了該體系在氧分子活化中電荷轉(zhuǎn)移的競爭行為和機(jī)制，進(jìn)而獲得了性能顯著改善的有機(jī)氧化反應(yīng)催化劑。該研究成果近日在線發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》雜志上，論文的共同第一作者是博士生龍冉和毛可可。

　　此前，有機(jī)化學(xué)家普遍認(rèn)為半導(dǎo)體氧化物作為金屬催化劑的載體，在有機(jī)氧化反應(yīng)中主要是起到催化劑模板等作用。研究人員基于金屬催化劑表面電子態(tài)和分子活化的構(gòu)效關(guān)系，提出金屬納米晶體與半導(dǎo)體載體形成復(fù)合結(jié)構(gòu)的思路和方法，通過復(fù)合結(jié)構(gòu)中肖特基勢壘作用使得半導(dǎo)體光生電子遷移到金屬表面，從而有效地調(diào)控其表面電子態(tài)。在該工作中，研究人員首次以超快光譜和動力學(xué)測量為探針，揭示了金屬表面等離激元導(dǎo)致的熱電子會直接注入n-型半導(dǎo)體導(dǎo)帶，與肖特基勢壘驅(qū)動的電荷轉(zhuǎn)移形成競爭關(guān)系。在闡明微觀作用機(jī)制的基礎(chǔ)上，研究人員得以通過光強(qiáng)調(diào)控這一簡單而有效的手段，優(yōu)化催化劑在氧分子活化和有機(jī)氧化反應(yīng)中的活性。這項突破性研究進(jìn)展，有助于加深人們對光催化劑復(fù)合材料設(shè)計的認(rèn)識，也對闡明有機(jī)化學(xué)界在氧化反應(yīng)中廣泛使用氧化物載體的原理具有重要意義。

　　上述研究工作得到了科技部“973”計劃、國家自然科學(xué)基金、國家青年千人計劃、中科院百人計劃、中國科大重要方向項目培育基金等項目的資助。