田博之， Nature Nanotechnology！

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预处理，可在离体大鼠心脏模型中显著减轻 I/R 损伤、降低梗死面积并恢复心功能。该研究为开发新型光响应治疗材料提供了新思路。

图 1 设计概念与光催化机制

为了揭示不同硅基材料在水氧化反应（ WOR ）中生成 H ₂ O ₂ 的机制和选择性，研究者进行了系统的理论计算，并绘制了图 2 以展示其热力学与动力学行为。见图 2a ，研究者基于Δ G_OH* 与Δ G_O* 的自由能，绘制出多种 Au 修饰硅催化剂的反应选择性图。结果显示， Au/por-Si （ 100 ）和 Au/por-Si （ 311 ）晶面明显倾向于选择性生成 H ₂ O ₂ （ 2e-WOR ），而 Au 、 Au/Si （ 100 、 211 、 311 ）以及 por-Si （ 100 ）等材料更倾向于 4e-WOR 产 O ₂ ， por-Si （ 211 ）和（ 311 ）则因 OH* 吸附过强而抑制反应进行。见图 2b ，研究者进一步构建了 WOR 与 ORR 反应路径下的“活性火山图”，其中 WOR 的最优Δ G_OH* 位于 1.6–2.4 eV 之间。结果表明， Au 、 Au/Si （ 100 ）和 Au/por-Si （ 100 与 311 ）在 2e-WOR 路径上活性接近火山峰值，过电位仅为 0.07–0.27 V ，具有良好选择性；同时，其 ORR 路径活性较弱，验证了其在无氧条件下催化 H ₂ O ₂ 生成的优势。图 2c–f 展示了不同材料的水氧化自由能图谱，显示 Au 掺杂能够有效削弱 OH* 和 O* 的吸附，降低反应势垒（如图 2e 和 2f ），从而提升 H ₂ O ₂ 生成效率。该组图全面揭示了 Au 与多孔 Si 的协同作用对光催化选择性调控的重要作用。

图 2 理论预测与反应机制

为了实现将单原子金（ Au ）嵌入纳米孔硅（ por-Si ）结构中，研究者设计了图 3 和图 4 的实验并进行了一系列表征。图 3 展示了 Au/por-Si 界面的制备与表征。图 3a 显示了采用金属辅助化学蚀刻（ MACE ）制备 Au/por-Si 界面的示意图。图 3b 展示了通过在 750 ° C 下退火 2nm 厚 Au/Si 晶片， Au 层断裂成不同大小的岛状结构（见图 3a,b ）。随退火温度升高， Au 原子进一步扩散进入硅基体，形成纳米孔结构。扫描电镜（ SEM ）图像揭示了硅表面出现纳米孔结构，随着蚀刻时间的增加，孔隙率提高，但结构稳定性降低（见图 3b ）。透射电子显微镜（ TEM

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