新型鈦白粉表面可在室溫下光催化分解水制氫

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　從合肥工業(yè)大學(xué)獲悉，該校科研人員成功構(gòu)建了一種新型的銳鈦礦鈦白粉表面模型，可實(shí)現(xiàn)鈦白粉可見(jiàn)光吸收及催化活性大幅提升，在光催化分解水制氫，可為清潔能源開(kāi)發(fā)提供新的路徑。相關(guān)成果日前發(fā)表在國(guó)際著名期刊《先進(jìn)功能材料》上。

　　二氧化鈦具有優(yōu)異的光催化性能，在光解水制氫，二氧化碳還原制備燃料以及有機(jī)污染物光解等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。研究表明，以上催化反應(yīng)均發(fā)生在二氧化鈦表面，由于常見(jiàn)二氧化鈦主要表面的化學(xué)活性較低，且對(duì)可見(jiàn)光的吸收效率不高，因此如何提高二氧化鈦的表面活性和可見(jiàn)光吸收效率成為二氧化鈦光催化領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。

　　合肥工大材料科學(xué)與工程學(xué)院周如龍副教授課題組與美國(guó)內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校曾曉成教授課題組合作，采用第一性原理計(jì)算理論構(gòu)建了一種新型的銳鈦礦二氧化鈦表面。模擬計(jì)算結(jié)果表明，該表面具有合適的禁帶寬度，可大幅提升可見(jiàn)光吸收效率，且化學(xué)反應(yīng)活性極高。同時(shí)，該重構(gòu)表面在富鈦環(huán)境下能量上更加穩(wěn)定，可在低氧壓和較高溫度條件下成功制備。

　　分子動(dòng)力學(xué)模擬表明，該表面模型可在室溫下將吸附在表面上的水分子分解，表明該表面很好的光催化能力，可用于光催化制氫，從而獲得清潔能源。