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来自 生命科学 2020-03-17 04:55 的文章
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中科大揭秘二氧化钛表面光催化反应微观机理

二氧化钛主要有锐钛矿和晶红石两种晶型。其中,晶红石型结构稳定、缺陷少、光催化活性低,是过去研究的重点。王兵教授等采用脉冲激光沉积技术,制备出高质量的锐钛矿再构单晶薄膜,并利用扫描隧道显微技术和原子操纵方法,清晰揭示出其表面结构和活性位点。结合赵瑾教授等理论计算和分析,提出新的表面结构模型,澄清了这一表面缺陷结构及化学活性的长期争论。研究表明,锐钛矿再构表面表现为完全氧化的形式,纠正了过去关于该表面部分氧化的结构模型。由于表面部分氧缺失,暴露在表面的钛原子才表现出较高的反应活性。(桂运安)

二氧化钛是太阳能转化研究中的重要材料体系,在光催化分解水制氢气和人工光合作用等方面展现出广阔的前景。针对这一材料体系的研究,已成为国际上新能源材料领域的热点方向,寻找新的催化材料和高效的能量转换机理更是研究的重点。

二氧化钛俗称钛***,是世界上最白的东西。二氧化钛是太阳能转化中的重要材料,在光分解水制氢和人工光合作用等方面展现出迷人的前景。针对这一材料体系的探索,已成为国际新能源材料研究的热点。寻找新的催化材料和高效能量转换机理,是材料学家探索的重要科学问题。

二氧化钛的锐钛矿结构和金红石结构,是两种得到广泛研究的晶体结构。其中,由于金红石结构稳定、易于单晶生长,过去的研究主要针对二氧化钛的金红石结构。相较而言,锐钛矿结构的二氧化钛稳定性低,直觉判断其化学活性应该比金红石结构高,有许多理论计算也支持这一观点。特别是理论预言锐钛矿结构二氧化钛的晶面指数为(001)的表面,为所有晶面中活性最高。近几年,很多材料学家致力于合成富含(001)面的锐钛矿结构的二氧化钛纳米晶,并研究其光催化性质,但实验得到的光催化效率与理论预言存在很大差异。

7月31日,中科大发布单分子研究最新成果,该校合肥微尺度物质科学国家实验室教授王兵、赵瑾通过实验验证,成功揭示二氧化钛表面光催化反应微观机理,为进一步提高二氧化钛催化活性及研究光化学反应提供极有价值的信息。成果7月30日发表在国际权威期刊《自然通讯》上。

中国科大合肥微尺度物质科学国家实验室单分子科学研究团队,在最新研究中揭示了锐钛矿结构的二氧化钛表面催化活性和微观反应机理。相关成果日前发表于《自然通讯》杂志。

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