用于近全光谱光增强渗透能收集的局域表面等离子体共振效应

《ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION》：Localized Surface Plasmon Resonance Effect for Near Full-Spectrum Photo-Enhanced Osmotic Energy Harvesting

光响应纳米流体动力学通过整合W18O49等离子共振层与Co(OH)2异质结，实现全光谱光吸收和高效离子传输。等离子共振增强载流子分离，异质结界面产生0.93离子选择性的电势梯度，离子扩散效率提升58.3%，功率密度达36.4 W/m2。

　　

摘要

光响应纳米流体在渗透能转换方面具有巨大潜力，利用了光-电-离子传输转换过程。然而，传统的基于半导体的纳米流体仅依赖于固有的带间跃迁，这限制了光的吸收范围，从而影响了性能的提升。在这里，我们通过将具有强局域表面等离子体共振（LSPR）的W₁₈O₄₉层与能够捕获空穴的Co(OH)₂层结合，开发了一种等离子体半导体异质结纳米流体（PSH-NFs）。这种协同作用形成了一个II型异质结，专门用于近全光谱光的吸收。在模拟的标准阳光照射下，LSPR产生的热电子与异质结界面处分离的光生载流子之间的协同效应产生了显著增强的表面电位梯度，确保了0.93的高离子选择性。此外，这些光生载流子的传输方向与阳离子的扩散方向一致，显著提高了界面离子传输效率，从而使离子通量大幅增加，这与理论计算结果一致。因此，PSH-NFs的功率密度达到了36.4 W m^?2，比未照射条件下的功率密度提高了58.3%，并超过了其他已报道的光响应纳米流体的性能。所产生的电能可以通过光调控过程有效地用于为电子设备供电。

图形摘要

通过在W₁₈O₄₉支架中增强局域表面等离子体共振效应，并加入能够捕获空穴的Co(OH)₂层，我们设计出了近全光谱等离子体纳米流体。这种协同作用增强了热电子的产生和载流子的分离，从而加剧了界面电位梯度。最终，离子的选择性提高了36.4 W m^?2，比未照射条件下的功率密度高出58.3%。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

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