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关键词：等离激元-金属有机框架（plasmonic-MOFs）；热载流子注入（hot-carrier
injection）；热电子（hot electrons）；光催化（photocatalyst）研究背景
金属有机框架（MOFs）是一类具有均匀孔隙的多孔材料，由有机连接体和金属离子通过配位作用构建而成。MOFs因其多样性和多功能性，在分离、药物传递、催化剂支撑等领域展现出广泛的应用潜力。然而，MOFs的光催化性能通常不如传统的光催化材料（如二氧化钛），这限制了它们在特定光催化应用中的吸引力。为了克服这一限制，研究人员通过将金属纳米颗粒（如银纳米颗粒，AgNPs）嵌入MOFs中，利用金属纳米颗粒的等离激元共振特性来增强MOFs的光催化能力。当前研究中，通过将AgNPs嵌入MOFs中，可以显著提高MOFs的光催化性能。这种策略利用了MOFs的高比表面积和均匀孔隙，以及金属纳米颗粒产生的热载流子。通过这种创新方法，可以合成具有显著提高光催化效率的材料。特别是，通过在聚苯乙烯（PS）亚微米球上涂覆AgNPs，然后包裹ZIF-8（沸石咪唑框架-8）层，制备了一种新型的等离激元-MOFs（plasmonic-MOFs）。尽管MOFs表现出半导体行为，但它们的催化性能通常低于传统的光催化材料。此外，MOFs的稳定性和耐久性也是需要考虑的因素。
研究内容
在本项工作中，作者通过在聚苯乙烯（PS）亚微米球上涂覆银纳米颗粒（AgNPs），然后包裹ZIF-8层，制备了一种新型的等离激元MOFs。通过这种方法，研究者探索了MOFs通过等离激元诱导的热电子进行光催化的潜力。研究者评估了这些材料在不同光照条件下（包括532、633、785 nm的单色光以及太阳光）对罗丹明B（RhB）的降解效率，并研究了材料的光学特性、结构组成和光催化机理。
图文导读
图1. 等离激元-MOFs的制备及TEM/STEM图像。A)合成步骤示意图。B) PS微珠和AgNPs的TEM图像以及PS@Ag，Ag@ZIF-thin和厚等离激元-MOF的STEM图像（明暗场）。图2. 等离激元-MOFs的STEM图像和EDX成分图。绿、红、蓝分别为Ag、C、Zn的组成分布。图3. 等离激元-MOFs的物理特性。A) X射线粉末衍射（含ZIF-8）和B)氮吸附等温线（77 K）。图4. 等离激元-MOFs的光学特性。A)以苯硫醇为分子探针的纳米复合材料在532 nm激光照射下的紫外可见光谱和B) SERS光谱及检出限。图5. 不同光照下罗丹明B的光催化降解曲线。A) 532、633和785 nm单色光下的降解。强度对应于1202 cm−1波段。SERS光谱呈现为3D图形，以指导整个光谱的强度递减。B)太阳模拟器下的退化。给出了荧光光谱来指导强度的减小。C)所有材料的动力学速率随光照的函数表示。动力学速率是从一阶动力学方程中提取的，用于拟合上图中的SERS和UV/vis动力学数据。图6. 热载流子反应机理及计算机模拟。A) AgNPs产生的热电子产生羟基自由基（-OH）的机制，可以分解RhB。B) 532 nm平面波激励下的远场消光光谱和近场图，均为平均传播方向和线偏振。C)在532 nm单色光照射下，整个混合物的总热电子激发速率谱和局部激发速率图，再次在照明条件下平均以模拟溶液中的平均响应。结论与展望
综上所述，通过将AgNPs嵌入ZIF-8，可以显著提高光催化效率。实验结果表明，光催化活性随着激发线接近局域表面等离激元共振（LSPR）而增加。此外，等离激元-MOFs在多次循环使用下表现出良好的稳定性和耐久性。这些发现突出了等离激元-MOFs在环境修复和可持续化学应用中的潜力，尤其是在需要高效光驱动过程的领域。随着研究的深入，等离激元-MOFs有望在向更加可持续和高效的催化过程过渡中发挥关键作用。
参考文献：Tolga Zorlu, I. Brian Becerril-Castro, Ana
Sousa-Castillo, et al., Metal–organic frameworks photocatalyst through plasmon-induced
hot-electrons. Adv. Funct. Mater. 2024, 2410352.文献链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202410352声明：仅代表作者个人观点，作者水平有限，如有不科学之处，请在下方留言指正！
