Water reduction under two different visible-light ranges (λ > 400 nm and λ > 435 nm) was investigated in gold-loaded titanium dioxide (Au-TiO2) heterostructures with different sizes of Au nanoparticles (NPs). Our study clearly demonstrates the essential role played by Au NP size in plasmon-driven H2O reduction and reveals two distinct mechanisms to clarify visible-light photocatalytic activity under different excitation conditions. The size of the Au NP governs the efficiency of plasmon-mediated electron transfer and plays a critical role in determining the reduction potentials of the electrons transferred to the TiO2 conduction band. Our discovery provides a facile method of manipulating photocatalytic activity simply by varying the Au NP size and is expected to greatly facilitate the design of suitable plasmonic photocatalysts for solar-to-fuel energy conversion.

The necessity for new sources for greener and cleaner energy production to replace the existing ones has been increasingly growing in recent years. Of those new sources, the hydrogen evolution reaction has a large potential. In this work, for the first time, MoSe2 /Mo core-shell 3D-hierarchical nanostructures are created, which are derived from the Mo 3D-hierarchical nanostructures through a low-temperature plasma-assisted selenization process with controlled shapes grown by a glancing angle deposition system.