Photothermal enhancement of highly efficient photocatalysis with bioinspired thermal radiation balance characteristics

光催化 光热治疗 过热(电) 光热效应 光降解 材料科学 纳米技术 等离子体子 光电子学 化学 催化作用 生物化学 物理 量子力学
作者
Junlong Tian,Shu Wu,Sixiang Liu,Wang Zhang
出处
期刊:Applied Surface Science [Elsevier BV]
卷期号:592: 153304-153304 被引量:27
标识
DOI:10.1016/j.apsusc.2022.153304
摘要

It is strongly beneficial to develop photothermal-assisted photocatalysis that can take advantages of both photoelectrical energy and photothermal energy simultaneously. However, the negative effect originating from overheating is a significant bottleneck in promoting photocatalysis. Here, we rationally integrated plasmonic Au/TiO2 porous materials into an elaborate 3D hierarchical structure bioinspired from the butterfly P. paris which possesses interesting properties for light absorption and thermal radiation management to successfully overcome the above significant challenge, thereby exhibiting excellent photodegradation performance due to the synergy between photoheating and photocatalysis. The mechanism of the photothermal effect on photocatalysis is investigated which reveals that sufficient heat energy plays an indispensable role in the photodegradation of methyl orange. Moreover photothermal energy enhances photocatalysis, but overheating has a negative effect on photocatalysis. Furthermore, the hot e- generated from the Au plasmonic NPs produced added O2– as an additional important active species in this photocatalytic process. This work highlights the great promise of photothermal-assisted photocatalysis and presents an innovative way to utilize photothermal energy to advance photocatalysis, simultaneously overcoming the negative effect of overheating.

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