等离子体增强COF光催化剂

全光谱产氢95.6 mmol g⁻¹ h⁻¹

通过等离子体金属硫化物纳米腔与COF的共价耦合，实现超薄化剥离与光热-热电子协同增强，大幅提升太阳能产氢效率。

杜虹 · Ailing, Pan · Rexit, Abulikemu Abudu · Nasiman, Tuerxun · 刘和文

Journal of Colloid and Interface Science 2026

具体参数

全光谱产氢速率

95.6 mmol g⁻¹ h⁻¹

可见光产氢速率

56.4 mmol g⁻¹ h⁻¹

表观量子产率

25.6 %

提升倍数（vs 原始 COF）

956 倍

提升倍数（vs Pt/COF）

18 倍

纳米片厚度

1.4 nm

局域温度

99 °C

技术优势

能高效产氢

全光谱下产氢速率达 95.6 mmol g⁻¹ h⁻¹，可见光下为 56.4 mmol g⁻¹ h⁻¹，较原始 COF 提升 956 倍、超过 Pt/COF 18 倍，可直接用于产氢体系。

光吸收更强

等离子体纳米腔通过等离激元共振和光热效应（局域温升达 ~99 °C）拓宽可见光吸收范围，并注入热电子提高载流子浓度。

电荷传输更快

界面形成的 CoN 和 MoN 共价键作为“电子高速公路”，促进光生载流子从 COF 向金属硫化物快速转移，抑制复合。

形貌可控超薄

剥离得到 ~1.4 nm 的超薄 COF 纳米片，暴露更多活性位点，缩短载流子迁移距离。

应用场景

• 太阳能光解水制氢：以光催化方式直接分解水产生氢，替代贵金属助催化剂并避免高压电解设备。
• 人工光合作用制燃料：在温和条件下将太阳能转化为化学燃料氢，模拟自然光合作用储存能量。
• 绿氢制备系统：作为无碳排放的产氢光催化剂粉末，可直接分散于水相反应器构建绿氢系统。
• 共价有机框架光催化：通过共价键引入等离子体组分克服 COF 堆叠和吸光差的限制，为设计新型 COF 光催化剂提供通用思路。