电化学生长多孔铂：从电催化到光应用的创新突破

《Communications Chemistry》：Electrochemically grown porous platinum for electrocatalysis and optical applications

为解决二氧化碳（CO2?）转化难题、优化红外（IR）超材料光学性能及开发高效光学吸收材料等问题，研究人员开展了电化学生长多孔铂用于电催化和光学应用的研究。结果表明，多孔铂在CO2?转化、IR 超材料光学性能调节及红外吸收方面表现优异，为相关领域发展提供了新方向。

　　在科学技术飞速发展的今天，能源与环境问题日益严峻，二氧化碳（CO2?）的过量排放引发全球气候变暖，成为亟待解决的重大挑战。同时，在光学和电子领域，对高性能材料的需求也与日俱增，尤其是具备特殊光学和电学性能的材料。然而，CO2?的低水溶性和高稳定性使其转化困难重重，传统材料在光学应用中也面临诸多局限，无法满足不断发展的技术需求。为了突破这些困境，来自德国莱布尼茨光子技术研究所（Leibniz Institute of Photonic Technology）和弗里德里希 - 席勒大学耶拿分校（Friedrich - Schiller University Jena）的研究人员展开了深入研究。他们致力于探索电化学生长多孔铂在电催化和光学领域的应用潜力，期望为CO2?转化、光学材料优化等问题提供创新解决方案。

该研究成果发表在《Communications Chemistry》杂志上，具有重要的科学意义和应用价值。

研究人员在实验中运用了多种关键技术方法。在材料制备方面，采用溅射法在硅（Si）、镍铬（NiCr）/ 钛（Ti）等基底上沉积纳米层；利用光刻技术对基底进行微结构化处理；通过无水电化学还原法在阴极生长多孔铂。在材料表征上，运用扫描电子显微镜（SEM）观察材料微观形貌，用傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析光学性能，借助 X 射线衍射（XRD）确定晶体结构，采用能量色散 X 射线光谱（EDX）检测元素组成 。

研究结果主要涵盖以下几个方面：

1. 多孔铂在导电粗糙硅上作为电催化剂的应用：研究人员在导电粗糙硅上生长多孔铂，构建了多孔铂 /Si/SiO2?复合体系。通过对比不同电极的电催化活性，发现该复合体系能在室温下，借助 254nm 紫外光激发，协同催化CO2?转化为甲醇（CH3?OH）。这一过程发生在固体催化剂、液态水滴和气态CO2?的界面，克服了CO2?低水溶性的弊端。FTIR 分析检测到了CO2?转化产物的特征峰，证明了该体系的高效电催化性能，其法拉第效率也较为可观。
2. 多孔铂对 IR 超材料光学性能的调节应用：受麦克斯韦方程启发，研究人员利用模板法在 Si/NiCr/Ti 基底上生长多孔铂，对制备的 IR 超材料进行研究。他们发现，填充多孔铂后，超材料的光谱形状发生显著改变，且保留了偏振相关的光学响应，这为调控 IR 超材料的光学性能提供了新途径。
3. 多孔铂作为特定局部光学 IR 吸收剂的应用：多孔铂凭借其独特的化学 - 机械稳定性和宽带吸收特性，在纳米技术光学领域备受关注。研究人员在不同基底上电化学生长多孔铂，通过实验证明其在红外光区域具有高吸收、低反射的特性。例如，在特定芯片上，多孔铂填充的方形腔体在特定波数范围内反射率大幅下降，展示了其作为宽带吸收剂在微纳结构表面和传感器组件中的应用潜力。

研究结论和讨论部分表明，电化学生长的多孔铂在非水介质中展现出多方面的优异性能。在CO2?转化方面，多孔铂 - Si/SiO2?复合材料是一种高效、经济且选择性好的电催化剂，有望与硅基太阳能电池结合，实现绿色能源生产并减少CO2?污染。在光学领域，多孔铂可有效调节 IR 超材料的光学性能，还能作为高性能的红外吸收剂，应用于微纳结构表面和传感器组件，提升相关设备的性能。这一研究为电催化和光学应用开辟了新方向，为解决能源、环境和材料科学领域的关键问题提供了创新思路和有效解决方案，对推动相关领域的技术进步具有重要意义。