高效率高价值的光催化纯水分解
高效率高价值的光催化纯水分解
形貌调控-高能晶面
通过调控锐钛矿氧化钛晶面结构，引入高能晶面，可促进载流子有效分离及特定反应的发生。研究结果证实，锐钛矿的{001}面具有富集光生空穴、促进光氧化反应的特性，{101}面具有富集光生电子、促进光还原反应的特性。因此，具有高活性面的单晶合成与应用，一直备受关注。
本研究工作合成出同时具有{001}和{110}面的锐钛矿TiO2单晶，且其比例可调。其中，具有{110}面的锐钛矿TiO2单晶合成为首次报道。具有高表面能晶面的锐钛矿TiO2光催化活性显著提升。
本组结合理论计算与实验结果证实，与{101}晶面相比，锐钛矿TiO2的{001}晶面的光氧化活性更高。
本研究制定了持续提升TiO2{001}面比例的路线图，通过精准合成，极大提高了{001}面比例（约80%）。随着{001}面比例的增加，其光催化活性持续增强。
{110}面为锐钛矿TiO2最高表面能晶面。在上述工作基础上，本研究可控引入并提升{110}面比例至11%，为目前文献报道最高值。性能表征发现，同时具有两种高能面的锐钛矿TiO2单晶的光催化活性获得进一步提升。
结合理论计算与实验结果，本研究发现，锐钛矿TiO2的两个高能面，{001}与{110}面存在竞争生长和平衡比例；随着F对{001}面覆盖度的增加出现了对该晶面的选择性腐蚀，本组根据这一现象可控合成了高度对称的多孔单晶。
上述工作结合理论计算，可控引入锐钛矿TiO2两种最高表面能晶面并逐步提升其比例，系统研究了两种活性晶面的形成机理及其对TiO2光催化剂性能的影响，为其它光催化剂的设计与性能提升提供了思路。代表工作发表至今[Chem. Commun., 2010, 46:1664-1666]，被引用240余次，被评为Highly Cited Papers (ESI, Web of Knowledge)。上述工作自2010年发表在Chem. Commun.（2010, 46:1664-1666）、Chem. Eur. J（2012, 18, 7525-7532）、J. Phys. Chem. C (2012, 116 (51), 26800–26804)、ChemPlusChem. (2012, 77 (11): 1017-1021)、J. Phys. Chem. C, （2015, 119, 6094？6100）、ChemPlusChem. (2015, 80, 688-696)及催化学报（2012, 33: 1743-1748封面文章）等期刊上，被Chem. Soc. Rev.、J. Am. Chem. Soc.等作为重要结果引用500余次。
