Semiconductores de óxido metálico dopados con hidrógeno con resonancias plasmáticas de superficie localizadas...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Nanotecnología
• Química Física

Sus antecedentes:

• Los metales nobles son materiales plasmónicos tradicionales, pero su costo y escasez limitan las aplicaciones.
• Lograr resonancias plasmónicas en el espectro de luz visible con materiales alternativos sigue siendo un desafío.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar las resonancias plasmónicas de luz visible en el trióxido de molibdeno (MoO3) y el trióxido de tungsteno (WO3) dopados con hidrógeno.
• Explorar la sintonizabilidad de estas resonancias plasmónicas a través de la síntesis y las variaciones posteriores al tratamiento.
• Investigar el potencial de estos materiales en la catálisis heterogénea.

Principales métodos:

• Síntesis de MoO3 y WO3 dopados con hidrógeno mediante un enfoque de derrame fácil de H.
• Ajuste de las resonancias plasmónicas por diferentes composiciones estequiométricas, temperaturas de reducción, especies metálicas y características de soporte.
• Tratamientos de oxidación posintética.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para comprender los orígenes electrónicos de las propiedades plasmónicas.
• Evaluación del rendimiento catalítico en la reducción del p-nitrofenol bajo irradiación de luz visible.

Principales resultados:

• El MoO3 y el WO3 dopados con hidrógeno (bronce de hidrógeno) exhiben fuertes resonancias plasmónicas superficiales localizadas en la región de luz visible.
• Las resonancias plasmónicas son sintonizables en un amplio rango mediante el control de los parámetros de síntesis y el postratamiento.
• Los cálculos de DFT confirman que los átomos de hidrógeno intercalados introducen electrones deslocalizados responsables del comportamiento plasmónico.
• La irradiación de luz visible mejora significativamente la actividad catalítica para la reducción del p-nitrofenol en comparación con las condiciones de oscuridad.

Conclusiones:

• Los semiconductores de óxido de metal dopados con hidrógeno pueden lograr resonancias plasmónicas de luz visible sintonizables.
• Este trabajo presenta una alternativa de bajo costo y abundante en tierra a los metales nobles para aplicaciones plasmónicas.
• Los híbridos plasmónicos desarrollados son prometedores para una catálisis heterogénea mejorada bajo luz visible.