全球變暖是對地球生物的嚴重威脅，全球變暖的主要原因之一是大氣中二氧化碳含量增加。二氧化碳的主要來源是日常生活中燃燒化石燃料(電力、汽車、工業等等)。TIFR研究人員通過優化成核-生長步驟，採用逐次循環的生長方法，開發了樹枝狀等離子體膠體體(DPCs)的溶液相合成方法。
這些DPCs由於粒子間等離子體耦合以及Au NP尺寸的非均質性。吸收了整個可見光和近紅外區域的太陽光，將金材料轉化為黑色金。黑色(納米)金能夠利用太陽能在大氣壓力和溫度下催化二氧化碳轉化為甲烷(燃料)。研究人員還觀察到等離子體熱點對這些DPCs性能的顯著影響，這些DPCs用於通過蒸汽生成凈化海水到飲用水，溫度跳變輔助蛋白展開，純氧氧化肉桂醇，醛的氫矽基化。
結果表明，在這些DPCs中，顆粒間的距離和粒徑各不相同，電磁和熱區以及熱電子對DPCs性能有協同作用。因此，DPC催化劑可以有效地用作visi - nir光催化劑，利用等離子體偶聯的概念，可以設計出適用於多種其他化學反應的新型等離子體納米催化劑。
拉曼測溫和SERS(表面增強拉曼光譜)提供了熱、電磁熱點和局部溫度的信息，發現這些信息依賴於粒子間等離子體耦合。通過STEM-EELS等離子體映射得到局域表面等離子體模的空間分布，證實了粒子間距離在材料表面等離子體共振中的作用。
因此，在這項研究中，通過使用納米技術，研究人員通過改變金納米顆粒之間的大小和間隙，將金屬金轉化為黑色金。與利用二氧化碳、陽光和水來生產食物的樹木類似，開發出來的黑金就像一棵人造樹，利用二氧化碳、陽光和水來生產燃料，這些燃料可以用來驅動汽車。值得注意的是，黑金還可以利用黑金在吸收陽光後產生的熱量，將海水轉化為飲用水。
這項工作是發展「人造樹」的一種方法，可以捕捉並將二氧化碳轉化為燃料和有用的化學物質。雖然現階段燃料的生產速度較低，但在未來幾年，這些挑戰是可以解決的。也許能夠在大氣條件下利用太陽光將二氧化碳轉化為燃料，這樣二氧化碳就可能成為我們清潔能源的主要來源。通過等離子體熱點來調節樹突狀等離子體膠體體(DPCs)的催化行為。通過控制金納米粒子的成核生長，採用逐次循環的固溶相合成方法獲得了高表面積的DPCs。
在整個可見區域以及太陽光譜的近紅外區域吸收光，將金轉化為黑色金。它們產生了局域電場和熱的熱點，並通過拉曼測溫和電子能量損失譜等離子體圖對其進行了量化和可視化。這些DPCs可有效地用於以純氧為氧化劑的肉桂醇氧化反應、醛的矽氫化反應、溫度跳變輔助蛋白展開以及海水經蒸汽生成凈化為飲用水。在大氣壓和溫度下，利用太陽能，黑金dpc還能將二氧化碳轉化為甲烷(燃料)。
博科園｜研究/來自：塔塔基礎研究所
參考期刊《Chemical Science》
DOI: 10.1039/C9SC02369K
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