Impact of Hot Carrier Dynamics on Photoelectrocatalytic Activity on Au@Pd Antenna-Reactor Nanoparticles
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Photoinduced hot carriers generated from the decay of surface plasmons in noble metals play a decisive role in producing green hydrogen gas through the photoelectrochemical (PEC) water splitting reaction, a process driven by visible light absorption. To optimize the utilization of these hot carriers, we employed a plasmonic antenna-reactor model based on core–shell structured Au@Pd nanoparticles (NPs) with an ultrathin Pd shell. In this study, we demonstrate that TiO 2 nanotube arrays (TNAs) decorated with Au@Pd NPs exhibit superior performance with the Pd shell serving as a catalytic reactor that efficiently extracts hot carriers from the plasmonic Au antenna. The photocatalytic performance in PEC measurements increased with higher Pd coverage, and Au 70 @Pd 30 /TNAs exhibited a 2.2-fold higher photocurrent compared with bare Au/TNAs. The enhanced oxygen evolution reaction (OER) activity observed for Au 70 @Pd 30 /TNAs is attributed to the higher population of hot holes on the surface of Au@Pd NPs, which enhances the oxidation capability for interactions with electrolytes. Femtosecond transient absorption (fs-TA) spectra of Au@Pd NPs revealed a shorter lifetime of hot electrons through electron–phonon (e–p) scattering in Au 70 @Pd 30 NPs compared to Au NPs, indicating suppressed charge recombination and increased hot hole population on the surface. Therefore, this study suggests that the plasmonic antenna-reactor model, critically influenced by hot carrier dynamics, provides a promising framework for efficient photoelectrocatalytic systems.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Impact of Hot Carrier Dynamics on Photoelectrocatalytic Activity on Au@Pd Antenna-Reactor Nanoparticles
- Date Crossref
- 17/09/2025
- Éditeur
- American Chemical Society (ACS)
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Korea Advanced Institute of Science and Technology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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University of Seoul pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Institute for Basic Science pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Advanced Dynamics (United States) pays non établi dans la noticeEntreprise
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Department of Chemistry pays non établi dans la noticeInstitution
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Department of Materials Science and Engineering pays non établi dans la noticeInstitution
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Center for Advanced Reaction Dynamics (CARD) pays non établi dans la noticeInstitution
Korea Advanced Institute of Science and Technology, University of Seoul et Institute for Basic Science, avec 4 autres affiliations.
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