کاهش کربن مونوکسید به هیدروکربن ها با نانوذره های فوتوکاتالیستی پلاسمونی طلا

بررسی برهم کنش بین نانوذره های پلاسمونی و گونه جذب شده بر آن برای کاربردهای فوتوکاتالیستی-پلاسمونی بسیار مهم است. شناسایی سازوکار واکنش ها در حالت پایه و تعیین ویژگی نوری در حالت‌های تحریک‌شده، به دلیل مسیرهای پیچیده حامل‌ها، چالش برانگیز است. در این پژوهش، کاهش فوتوکاتالیستی کربن مونو‌کسید (co) به هیدروکربن ها بر سطح نانوذره های طلا با استفاده از نظریه تابع چگالی بررسی شد. بررسی انرژی‌های آزاد گیبس و سدهای انرژی فعال‌سازی واکنش ها نشان داد که نخستین گام در کاهش مولکول co تشکیل *cho به جای *coh است که از راه سازوکار ترجیحی انتقال مستقیم هیدروژن به co پیش می رود. افزون براین، با محاسبه های نظریه تابع چگالی وابسته به زمان، جذب نوری وابسته به اندازه نانوذره های طلا (ساختار بیست وجهی) با توجه به تشدید پلاسمونی سطحی جای گیر بررسی شد. تجزیه جذب نوری، نوسان گروهی الکترون‌های ظرفیت را در لایه جذب شده مولکول های co بر نانوذره طلا نشان ‌داد. این مطالعه راهگشای تولید پایدار سوخت با انرژی خورشیدی است.

carbon monoxide reduction to hydrocarbons using a plasmonic au nanoparticle photocatalyst

investigation of interactions between plasmonic nanoparticles and the adsorbate is critically important for photocatalytic-plasmonic applications. however, identifying a specific reaction mechanism in the ground state and explore the optical properties in the excited states is challenging, because of complicated pathways of carriers. in this study, photocatalytic reduction of carbon monoxide (co) to hydrocarbons on au nano-particles (np) surface was investigated using the density functional theory (dft) calculations. reaction gibbs free energies and activation barriers revealed that the first step in co reduction via direct hydrogen transfer mechanism on au was to form *cho instead of *coh. moreover, the size enhanced optical response of au and au-co nps (icosahedral structure) as a localized surface plasmon resonance (lspr) were investigated, by using time-dependent dft (tddft) calculations. the analysis of photo-absorption revealed a collective dipole oscillation of valance electrons in the au np and co layer. this study paves the way for realizing sustainable production of fuels by solar power harvesting.